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!
外延片质量和衬底质量有一定的关系,但是不是关系,高水平的外延能很大程度上弥补衬底固有缺陷,但是缺陷太多长一层外延也并不解决问题,但是外延长的好确实降低了器件对衬底的要求。所以哪怕衬底有这么点瑕疵,外延之后,依然能用!现阶段,是有衬底就行了,所以哪怕衬底质量有些问题,依然能用,敢用原因就在这里,碳化硅需求太旺盛了!其次器件是在外延层上,除了IGBT那种垂直穿通型的结构,大部分都是在外延层上做的结构,衬底甚至还要减薄,剥离,反正有相当一部分衬底都要被剥离,有点小问题也所谓,因此外延工艺降低了器件对衬底的要求,至少二极管之类肯定是能用的!
高品质碳化硅
其中PVT比较主流,优点是简单,可靠,成本可控.CVD对设备要求太高,价格很贵,只有高质量的半绝缘衬底会用这个方法;LPE溶液法能做天然P型衬底,但是缺陷很难控制,还需要时间积累,日本公司不少专注于这个路线!以PVT法为例,这种方案下碳化硅生长速度只有硅材料生长速度的1/100都不到,144小时只有2cm左右的厚度,实在是太慢了,要想获得更多的产量,只能靠长晶炉数量堆。目前国外日新技研和PVATepla的长晶炉基本要卖到300万左右一台.
找碳化硅
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。
正宗碳化硅
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.
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.