科普｜碳化硅芯片怎么制造？
科普｜碳化硅芯片怎么制造？
文章來(lái)源：電氣小青年 先進(jìn)半導(dǎo)體研究院
芯片是如何制造的？
網(wǎng)絡(luò)熱議的碳化硅芯片與傳統(tǒng)硅基芯片有什么區(qū)別？
為大家解開謎團(tuán)，走進(jìn)神秘的芯片世界。
碳化硅來(lái)了！
寬禁帶半導(dǎo)體材料開啟新時(shí)代
以碳化硅和氮化鎵為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料，突破原有半導(dǎo)體材料在大功率、高頻、高速、高溫環(huán)境下的性能限制，在5G通信、物聯(lián)網(wǎng)、新能源、國(guó)防尖端武器裝備等前沿領(lǐng)域，發(fā)揮重要作用。在摩爾定律遇到瓶頸、中國(guó)智造2025的大背景下，寬禁帶半導(dǎo)體材料，無(wú)疑是中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)一次好機(jī)會(huì)！
碳化硅芯片這樣制造
新材料，“芯”未來(lái)！碳化硅芯片，取代傳統(tǒng)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(tǒng)可靠性，縮減體積、節(jié)約空間。
以電動(dòng)汽車為例，采用碳化硅芯片，將使電驅(qū)裝置的體積縮小為五分之一，電動(dòng)汽車行駛損耗降低60%以上，相同電池容量下里程數(shù)顯著提高。
面向未來(lái)的碳化硅芯片要如何制造？這就不得不提到一個(gè)概念：元胞。一般來(lái)說(shuō)，芯片是晶圓切割完成的半成品。每片晶圓集成了數(shù)百顆芯片（數(shù)量取決于芯片大?。?，每顆芯片由成千上萬(wàn)個(gè)元胞組成。那元胞究竟要如何制造呢？
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(guò)勻膠、曝光、顯影等工藝步驟形成光刻膠圖形，最后通過(guò)刻蝕工藝將圖形轉(zhuǎn)移到刻蝕掩膜上。
第二步
離子注入。將做好掩膜的晶圓放入離子注入機(jī)，注入高能離子。之后移除掩膜，進(jìn)行退火以激活注入離子。
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(jí)控制結(jié)構(gòu)。
第四步
制作鈍化層。淀積一層絕緣特性良好的電介質(zhì)層，防止電極間擊穿。
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。
當(dāng)漏源電極和柵源電極之間加正壓時(shí)，溝道開啟，電子從源極流向漏極，產(chǎn)生從漏極流向源極的電流。至此，一個(gè)基本的功率器件即元胞就制作完成了。成千上萬(wàn)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！
而晶圓的碳化硅襯底，則是由物理氣相傳輸法（PVT）制備，經(jīng)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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