第五,掺杂问题碳化硅烦就是这个离子注入掺杂问题,因为碳化硅的N型掺杂氮,P型掺杂是铝.这铝原子比硅原子和碳原子大太多了,简直异物插入.因此需要高能粒子注入机,目前只有应材和爱发科有,爱发科的机台适合小批量生产,应材的产能更大但是更贵,都300万美金朝上的价格,不管爱发科还是应材都是1年半起步的订货周期,一台设备就是产能,看谁动作快!硅离子注入机能改,但是代价不小,效果一般,建议买新的,这个钱必须花.
国内很多公司比如露笑,东尼,晶盛机电,这些年经过技术改良和成本控制后,能做到150-200万一台甚至更便宜的价格,这个价格基本也能接受!其次碳化硅非常硬,莫氏硬度高达3是高于蓝宝石仅次于金刚石的,是坚硬的一种物质,因此切磨抛加工带来巨大的困难。第二,光刻胶与曝光工艺。我一直以为碳化硅曝光和硅基本一致,后面发现并不是这样,还是那个问题碳化硅有很好的透光性,普通6英寸光刻工艺的硅的光刻胶是完成不了曝光工序的!
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。
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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!
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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.