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科普｜碳化硅芯片怎么制造？
文章來源：電氣小青年  先進半導體研究院

      芯片是如何制造的？

     網(wǎng)絡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，走進神秘的芯片世界。

      碳化硅來了！

      寬禁帶半導體材料開啟新時代

      以碳化硅和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(huán)境下的性能限制，在5G通信、物聯(lián)網(wǎng)、新能源、國防尖端武器裝備等前沿領域，發(fā)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(chǎn)業(yè)一次好機會！

      碳化硅芯片這樣制造

     新材料，“芯”未來！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(shù)百顆芯片（數(shù)量取決于芯片大小），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？

      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(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，注入高能離子。之后移除掩膜，進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(chǎn)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！

      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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