衬底片完了之后就是长外延,外延之后就是一系列的光刻,刻蚀,涂胶,沉积,清洗,离子注入等工艺,和硅工艺基本一致,然后就是后道的晶圆切die,封装测试等,基本流程和硅差不多。其中长外延,光刻胶,背面退火,刻蚀,以及氧化栅极工艺区别,欧姆接触和硅工艺区别非常大!硅的外延工艺就是普通的硅外延炉之类价格也很便宜国产的大约400-500万一台(8英寸的);碳化硅的是特殊的MOCVD/HT-CVD,且价格非常贵,基本要800-1500万人民币一台,而且产能很低,一台炉子一个月产能是30片。
显然CREE平面型的刻蚀工序就不会很多,但是英飞凌和罗姆都是类似沟槽结构,刻蚀工序必然又多又复杂。到现在这沟槽结构已经异常复杂,已经变成多级沟槽!洒家推测,以后的碳化硅刻蚀设备不仅仅是一个台ICP刻蚀,应该是一台ICP-CVD刻蚀设备,在挖多级沟槽的时候,一边挖一边砌墙,刻蚀与沉积保护膜同步进行。第四,栅极工艺的问题.罗姆曾经吃过亏,整个碳化硅一大块面积都糊了。洒家请教过很多专家,有部分人的认为,问题出在氧化栅极上,MOSFET的栅极就是这一层二氧化硅。
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第六,退火掺杂完了,退火工艺也和硅不一样,是一个点一个点的激光退火!国内类似大族的激光设备是可以用的!第七,背面欧姆接触同理离子注入,半导体与金属接触会形成势垒,当半导体的掺杂浓度很高的时候电子可以借助“隧穿效应”穿过势垒,从而形成低阻的欧姆接触,形成良好的欧姆接触是有利于电流的输入和输出,因此选择什么金属材料对于碳化硅做欧姆接触很重要。碳化硅的长晶技术大致有三种,PVT物理气相传输法,HT-CVD高温气相沉积法,以及LPE溶液法!
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外延炉主要是国外的爱思强,意大利的LPE(被ASM收购),日本的TEL,Nuflare。国内有不少公司干这个,类似北方华创,中微,以及一些小公司!PVT法的长的碳化硅晶体天然是N型,没有P型,但是做外延层就可以调节N还是P,以及掺杂浓度(至少硅的外延层就是这样的).之所以要做外延层,道理也很简单,消除衬底本身的缺陷问题,提高器件良率,其次是根据不同工艺,需要做不同外延掺杂工艺。那么对于碳化硅而言,外延之后,能明显提高良率.
必须用的是一种特殊光刻胶?干膜光刻胶?具体名称我叫不上来了,反正和硅肯定不一样!第三刻蚀,这里涉及非常复杂的工艺结构问题,现在玩碳化硅的国际三大家,英飞凌,罗姆,和CREE.其中CREE主要搞平面型,英飞凌的是非对称半包结构,罗姆是双/深沟槽结构,还有一个住友整过一个接地双掩埋!之所有英飞凌和罗姆要整这么复杂的沟槽结构,原因很简单,碳化硅和硅不一样,掺杂后的扩散推结动作异常困难,只能搞挖沟槽!其次,是增加功率/面积比,相比之下沟槽能比平面型降低30%的成本,这招业内俗称“偷面积”,能偷30%,相当可观了。
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