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碳化硅半导体技术与应用（原书第2版）

作者: [日] 松波弘之大谷昇木本恒畅中村孝

出版社: 机械工业出版社

出版时间: 2022-07

版次: 1

ISBN: 9787111705161

定价: 168.00

装帧: 其他

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 396页

字数: 469千字

分类: 工程技术

12人买过

以日本碳化硅学术界元老京都大学名誉教授松波弘之、关西学院大学知名教授大谷昇、京都大学实力派教授木本恒畅和企业实力代表罗姆株式会社的中村孝先生为各技术领域的牵头，集日本半导体全产业链的产学研各界中的骨干代表，在各自的研究领域结合各自多年的实际经验，撰写了这本囊括碳化硅全产业链的技术焦点，以技术为主导、以应用为目的的实用型专业指导书。书中从理论面到技术面层次分明、清晰易懂地展开观点论述，内容覆盖碳化硅材料和器件从制造到应用的全产业链，不仅表述了碳化硅各环节的科学原理，还介绍了各种相关的工艺技术。
本书对推动我国碳化硅半导体领域的学术研究和产业发展具有积极意义，适合功率半导体器件设计、工艺设备、应用、产业规划和投资领域人士阅读，也可作为相关专业高年级学生的理想选修教材。松波弘之

1962年毕业于京都大学工学部，1970年获得工学博士，1976—1977年担任美国北卡罗莱纳州立大学客座副教授，1983年担任京都大学教授，2003年退休后担任京都大学名誉教授。专业：半导体材料工程学。

大谷昇

1984年完成东京工业大学物理学硕士课程，2008年担任日本关西学院大学教授。专业：碳化硅半导体材料的晶体生长以及缺陷物理学。

木本恒畅

1986年毕业于京都大学工学部。1988年进入住友电气工业公司伊丹研究所工作。2006年至今，担任京都大学教授。专业：半导体材料，器件。

中村孝

1990年进入罗姆公司，进行大规模集成电路的工艺开发。1996年获得京都大学工学博士学位。2003年至今，从事碳化硅功率器件开发工作。目录

推荐序一

推荐序二

译者序

原书前言

原书编委会成员

原书作者名单

第1章碳化硅（SiC）技术的进展

1.1发展的历史背景

1.2台阶控制外延生长模式的发明（SiC技术的大突破）

1.3SiC衬底结晶的研发进展

1.4运用于功率半导体的前景

1.5肖特基二极管的产业化

1.6晶体管的产业化

1.7功率器件模块

第2章SiC的特征

第3章SiC单晶的晶体生长技术

3.1SiC晶体生长的基础

3.2升华法

3.2.1使用升华法生长大尺寸SiC晶体

3.2.2RAF生长法

3.3液相法

3.3.1通过添加金属溶媒的SiC单晶液相生长

3.3.2在六方晶衬底上进行3C-SiC液相生长

3.3.3MSE法

3.4气相法

3.4.1气体生长法

3.4.2Si衬底上生长3C-SiC厚膜

3.5SiC晶体生长工艺的仿真模拟技术

3.5.1升华法生长单晶的仿真模拟

3.5.2横向热壁CVD生长模拟

第4章SiC单晶衬底加工技术

4.1SiC单晶多线切割

4.1.1加工设备以及工具

4.1.2各种加工方式的优缺点

4.2SiC单晶衬底的研磨技术

4.2.1粗加工

4.2.2精加工

4.2.3双面CMP

4.3SiC单晶的新加工法

4.3.1CARE法

4.3.2放电加工法

第5章SiC外延生长技术

5.1SiC外延生长的基础

5.2SiC外延生长技术的进展

5.2.1SiC外延层的高品质化

5.2.2SiC外延层的高速生长

5.3有关SiC外延生长中晶体缺陷的研究

5.3.1扩展缺陷

5.3.2点缺陷

专栏：石墨烯

第6章SiC的表征技术

6.1SiC的物理性质评价

6.1.1光致发光

6.1.2拉曼散射评估

6.1.3霍尔效应

6.1.4载流子寿命测量

6.2SiC的缺陷评估

6.2.1采用化学刻蚀评估位错

6.2.2X射线形貌法下的位错、堆垛层错缺陷等的评估

6.2.3深能级评估

6.2.4电子自旋共振（ESR）下的点缺陷评估

专栏：晶圆成像评估

ⅩⅤⅠⅠⅩⅤⅠⅠⅠ第7章SiC的工艺技术

7.1离子注入

7.1.1维持SiC表面平坦化

7.1.2低电阻n型区的形成

7.1.3低电阻p型区的形成

7.1.4离子注入的Al与B的分布控制

7.2刻蚀

7.2.1反应等离子体刻蚀

7.2.2高温刻蚀

7.2.3湿法刻蚀

7.2.4刻蚀形状的控制

7.3栅极绝缘层

7.3.1MOS界面基础与界面物理性质评估法

7.3.2热氧化膜

7.3.3沉积氧化膜

7.3.4高相对介电常数绝缘膜

7.4电极

7.4.1欧姆电极

7.4.2肖特基电极

专栏：MEMS

第8章器件

8.1器件设计

8.1.1漂移层的设计与导通电阻

8.1.2器件的功率损耗

8.2模拟实验

8.2.1功率器件的等比例缩小和巴利加优值

8.2.2SiC功率器件模拟的收敛问题

8.2.3SiC的碰撞电离系数的各向异性

8.2.4SiC器件的终端结构

8.3二极管

8.3.1pn结二极管

8.3.2肖特基势垒二极管

8.4单极型晶体管

8.4.1DMOSFET

8.4.2沟槽MOSFET

8.4.3DACFET

8.4.4IEMOSFET

8.4.5JFET

8.4.6嵌入沟槽型SiC JFET

8.4.7SIT

8.5双极型晶体管

8.5.1BJT

8.5.2晶闸管，GCT

8.6高输出功率、高频率器件

8.6.1晶体管

8.6.2二极管

专栏：绝缘栅双极型晶体管

第9章SiC应用系统

9.1SiC器件在电路工艺上的应用

9.1.1SiC功率器件的应用领域以及电路设计

9.1.2电路小型化的SiC功率器件应用

9.1.3SiC功率器件在电路上的应用实例

9.2在逆变电路上的应用（1）：通用逆变器

9.2.1通用逆变器主要结构

9.2.2逆变器单元设计、试制示例

9.3在逆变电路上的应用（2）：车载逆变器

9.3.1车载逆变器的构成

9.3.2车载逆变器对功率半导体性能的要求以及

对SiC的期待

9.3.3SiC逆变器的车载实例

9.3.4车载SiC逆变器今后的研究课题

9.4在逆变电路上的应用（3）：铁路用逆变器

9.4.1铁路用逆变器与功率器件

9.4.2铁路用逆变器的电路结构

9.4.3铁路用逆变器上的SiC器件应用

9.5在逆变电路上的应用（4）：电力用逆变器

9.5.1使用SiC二极管的混合结构逆变器与电力稳定装置

9.5.2SiC MOSFET构成的太阳能电池并网用三相逆变器

9.5.3带有应对瞬时电压下降功能的负荷平衡装置用

高过载三相全SiC逆变器

专栏：高耐热模块

ⅩⅠⅩⅩⅩ第10章各领域SiC应用前景

10.1新能源汽车

10.1.1汽车行业的外部环境

10.1.2丰田HV的过去、现在和将来

10.1.3最新HV

10.1.4对SiC产业今后的期待

10.2太阳能发电

10.2.1光伏逆变器

10.2.2对下一代功率半导体的期待

10.3电源，UPS

10.3.1直流电源

10.3.2UPS

10.4铁路

10.4.1铁路列车半导体电力变换装置概要

10.4.2铁路电气化方式

10.4.3主电路用逆变器

10.4.4交流电气化区域的主电路

10.4.5SIV

10.4.6变电站

10.4.7市场规模

10.4.8SiC化的动向

10.5家电

10.5.1家电领域的电力使用

10.5.2电力电子家电的变迁及SiC的萌芽

10.5.3家电的逆变器与功率半导体

10.5.4SiC器件的前景

10.6电力

10.6.1功率半导体器件的电力系统适用实例及SiC适用效果

10.6.2智能电网
内容简介:
以日本碳化硅学术界元老京都大学名誉教授松波弘之、关西学院大学知名教授大谷昇、京都大学实力派教授木本恒畅和企业实力代表罗姆株式会社的中村孝先生为各技术领域的牵头，集日本半导体全产业链的产学研各界中的骨干代表，在各自的研究领域结合各自多年的实际经验，撰写了这本囊括碳化硅全产业链的技术焦点，以技术为主导、以应用为目的的实用型专业指导书。书中从理论面到技术面层次分明、清晰易懂地展开观点论述，内容覆盖碳化硅材料和器件从制造到应用的全产业链，不仅表述了碳化硅各环节的科学原理，还介绍了各种相关的工艺技术。
本书对推动我国碳化硅半导体领域的学术研究和产业发展具有积极意义，适合功率半导体器件设计、工艺设备、应用、产业规划和投资领域人士阅读，也可作为相关专业高年级学生的理想选修教材。
作者简介:
松波弘之

1962年毕业于京都大学工学部，1970年获得工学博士，1976—1977年担任美国北卡罗莱纳州立大学客座副教授，1983年担任京都大学教授，2003年退休后担任京都大学名誉教授。专业：半导体材料工程学。

大谷昇

1984年完成东京工业大学物理学硕士课程，2008年担任日本关西学院大学教授。专业：碳化硅半导体材料的晶体生长以及缺陷物理学。

木本恒畅

1986年毕业于京都大学工学部。1988年进入住友电气工业公司伊丹研究所工作。2006年至今，担任京都大学教授。专业：半导体材料，器件。

中村孝

1990年进入罗姆公司，进行大规模集成电路的工艺开发。1996年获得京都大学工学博士学位。2003年至今，从事碳化硅功率器件开发工作。
目录:
目录

推荐序一

推荐序二

译者序

原书前言

原书编委会成员

原书作者名单

第1章碳化硅（SiC）技术的进展

1.1发展的历史背景

1.2台阶控制外延生长模式的发明（SiC技术的大突破）

1.3SiC衬底结晶的研发进展

1.4运用于功率半导体的前景

1.5肖特基二极管的产业化

1.6晶体管的产业化

1.7功率器件模块

第2章SiC的特征

第3章SiC单晶的晶体生长技术

3.1SiC晶体生长的基础

3.2升华法

3.2.1使用升华法生长大尺寸SiC晶体

3.2.2RAF生长法

3.3液相法

3.3.1通过添加金属溶媒的SiC单晶液相生长

3.3.2在六方晶衬底上进行3C-SiC液相生长

3.3.3MSE法

3.4气相法

3.4.1气体生长法

3.4.2Si衬底上生长3C-SiC厚膜

3.5SiC晶体生长工艺的仿真模拟技术

3.5.1升华法生长单晶的仿真模拟

3.5.2横向热壁CVD生长模拟

第4章SiC单晶衬底加工技术

4.1SiC单晶多线切割

4.1.1加工设备以及工具

4.1.2各种加工方式的优缺点

4.2SiC单晶衬底的研磨技术

4.2.1粗加工

4.2.2精加工

4.2.3双面CMP

4.3SiC单晶的新加工法

4.3.1CARE法

4.3.2放电加工法

第5章SiC外延生长技术

5.1SiC外延生长的基础

5.2SiC外延生长技术的进展

5.2.1SiC外延层的高品质化

5.2.2SiC外延层的高速生长

5.3有关SiC外延生长中晶体缺陷的研究

5.3.1扩展缺陷

5.3.2点缺陷

专栏：石墨烯

第6章SiC的表征技术

6.1SiC的物理性质评价

6.1.1光致发光

6.1.2拉曼散射评估

6.1.3霍尔效应

6.1.4载流子寿命测量

6.2SiC的缺陷评估

6.2.1采用化学刻蚀评估位错

6.2.2X射线形貌法下的位错、堆垛层错缺陷等的评估

6.2.3深能级评估

6.2.4电子自旋共振（ESR）下的点缺陷评估

专栏：晶圆成像评估

ⅩⅤⅠⅠⅩⅤⅠⅠⅠ第7章SiC的工艺技术

7.1离子注入

7.1.1维持SiC表面平坦化

7.1.2低电阻n型区的形成

7.1.3低电阻p型区的形成

7.1.4离子注入的Al与B的分布控制

7.2刻蚀

7.2.1反应等离子体刻蚀

7.2.2高温刻蚀

7.2.3湿法刻蚀

7.2.4刻蚀形状的控制

7.3栅极绝缘层

7.3.1MOS界面基础与界面物理性质评估法

7.3.2热氧化膜

7.3.3沉积氧化膜

7.3.4高相对介电常数绝缘膜

7.4电极

7.4.1欧姆电极

7.4.2肖特基电极

专栏：MEMS

第8章器件

8.1器件设计

8.1.1漂移层的设计与导通电阻

8.1.2器件的功率损耗

8.2模拟实验

8.2.1功率器件的等比例缩小和巴利加优值

8.2.2SiC功率器件模拟的收敛问题

8.2.3SiC的碰撞电离系数的各向异性

8.2.4SiC器件的终端结构

8.3二极管

8.3.1pn结二极管

8.3.2肖特基势垒二极管

8.4单极型晶体管

8.4.1DMOSFET

8.4.2沟槽MOSFET

8.4.3DACFET

8.4.4IEMOSFET

8.4.5JFET

8.4.6嵌入沟槽型SiC JFET

8.4.7SIT

8.5双极型晶体管

8.5.1BJT

8.5.2晶闸管，GCT

8.6高输出功率、高频率器件

8.6.1晶体管

8.6.2二极管

专栏：绝缘栅双极型晶体管

第9章SiC应用系统

9.1SiC器件在电路工艺上的应用

9.1.1SiC功率器件的应用领域以及电路设计

9.1.2电路小型化的SiC功率器件应用

9.1.3SiC功率器件在电路上的应用实例

9.2在逆变电路上的应用（1）：通用逆变器

9.2.1通用逆变器主要结构

9.2.2逆变器单元设计、试制示例

9.3在逆变电路上的应用（2）：车载逆变器

9.3.1车载逆变器的构成

9.3.2车载逆变器对功率半导体性能的要求以及

对SiC的期待

9.3.3SiC逆变器的车载实例

9.3.4车载SiC逆变器今后的研究课题

9.4在逆变电路上的应用（3）：铁路用逆变器

9.4.1铁路用逆变器与功率器件

9.4.2铁路用逆变器的电路结构

9.4.3铁路用逆变器上的SiC器件应用

9.5在逆变电路上的应用（4）：电力用逆变器

9.5.1使用SiC二极管的混合结构逆变器与电力稳定装置

9.5.2SiC MOSFET构成的太阳能电池并网用三相逆变器

9.5.3带有应对瞬时电压下降功能的负荷平衡装置用

高过载三相全SiC逆变器

专栏：高耐热模块

ⅩⅠⅩⅩⅩ第10章各领域SiC应用前景

10.1新能源汽车

10.1.1汽车行业的外部环境

10.1.2丰田HV的过去、现在和将来

10.1.3最新HV

10.1.4对SiC产业今后的期待

10.2太阳能发电

10.2.1光伏逆变器

10.2.2对下一代功率半导体的期待

10.3电源，UPS

10.3.1直流电源

10.3.2UPS

10.4铁路

10.4.1铁路列车半导体电力变换装置概要

10.4.2铁路电气化方式

10.4.3主电路用逆变器

10.4.4交流电气化区域的主电路

10.4.5SIV

10.4.6变电站

10.4.7市场规模

10.4.8SiC化的动向

10.5家电

10.5.1家电领域的电力使用

10.5.2电力电子家电的变迁及SiC的萌芽

10.5.3家电的逆变器与功率半导体

10.5.4SiC器件的前景

10.6电力

10.6.1功率半导体器件的电力系统适用实例及SiC适用效果

10.6.2智能电网

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