碳化硅芯片怎么制造?

2021-08-04 13:27:19 17

文章來源:電氣小青年

圖片視頻來源:浙江大學--先進半導體研究院


碳化硅來了!

寬禁帶半導體材料開啟新時代

碳化硅氮化鎵為代表的寬禁帶半導體材料,突破原有半導體材料在大功率、高頻、高速、高溫環境下的性能限制,在5G通信、物聯網、新能源、國防尖端武器裝備等前沿領域,發揮重要作用。在摩爾定律遇到瓶頸、中國智造2025的大背景下,寬禁帶半導體材料,無疑是中國半導體產業一次好機會!

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碳化硅芯片這樣制造

新材料,“芯”未來!碳化硅芯片,取代傳統硅基芯片,可以有效提高工作效率、降低能量損耗,減少碳排放,提高系統可靠性,縮減體積、節約空間。


以電動汽車為例,采用碳化硅芯片,將使電驅裝置的體積縮小為五分之一,電動汽車行駛損耗降低60%以上,相同電池容量下里程數顯著提高。


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面向未來的碳化硅芯片要如何制造?這就不得不提到一個概念:元胞。一般來說,芯片是晶圓切割完成的半成品。每片晶圓集成了數百顆芯片(數量取決于芯片大?。?,每顆芯片由成千上萬個元胞組成。那元胞究竟要如何制造呢?


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第一步

注入掩膜。首先清洗晶圓,淀積一層氧化硅薄膜,接著通過勻膠、曝光、顯影等工藝步驟形成光刻膠圖形,最后通過刻蝕工藝將圖形轉移到刻蝕掩膜上。

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第二步

離子注入。將做好掩膜的晶圓放入離子注入機,注入高能離子。之后移除掩膜,進行退火以激活注入離子。

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第三步

制作柵極。在晶圓上依次淀積柵氧層、柵電極層形成門級控制結構。

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第四步

制作鈍化層。淀積一層絕緣特性良好的電介質層,防止電極間擊穿。

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第五步

制作漏源電極。在鈍化層上開孔,并濺射金屬形成漏源電極。

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當漏源電極和柵源電極之間加正壓時,溝道開啟,電子從源極流向漏極,產生從漏極流向源極的電流。至此,一個基本的功率器件即元胞就制作完成了。成千上萬的元胞組成芯片,再集成到晶圓襯底,就有了像彩虹一樣燦爛的晶圓!

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晶圓的碳化硅襯底,則是由物理氣相傳輸法(PVT)制備,經碳化硅粉料的分解與升華、氣體的傳輸與沉積、切磨拋一系列工序而成。

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