碳化硅晶圆特定工艺

小夏 科学 更新 2024-01-31

SiC器件制造工艺与硅基器件基本相似,包括涂胶、显影、光刻、减薄、退火、掺杂、蚀刻、氧化、清洗等前端工艺。 但是,由于碳化硅材料的特性不同,制造商在晶圆制造过程中需要特定的设备和开发特定的工艺,这与过去的硅工艺设备和工艺无法完全通用,因此目前的SiC晶圆制造能力供不应求。

SIC晶圆制造特定工艺与SI工艺之间的一些差异主要在于光刻对准。 由于碳化硅晶圆是透明的,CD-SEM和计量测量很复杂,因此很难对准光刻和从器件中转移工件。

蚀刻工艺,由于碳化硅在化学溶剂中是惰性的,因此使用相同的光进行干法蚀刻。 掩膜材料、掩模蚀刻的选择、气体混合物、侧壁坡度的控制、蚀刻速率、侧壁粗糙度等,都需要重新开发。

由于SiC器件的特性,SiC的扩散温度远高于硅,传统的热扩散在碳化硅中不切实际,高温离子注入只能用于掺杂。 超高温退火工艺。

高温离子注入会破坏材料本身的晶格结构,因此需要在惰性气体中高温退火以恢复组织,通常在高达1600-1700度的退火温度下,使SiC表面重结晶并电活化掺杂剂。

高质量的栅极氧化层生长。 SiO界面质量差会降低MOSFET反转层的迁移率,导致阈值电压不稳定,因此需要开发钝化技术来提高SiC SiOxide界面质量。

碳化硅晶圆制造的具体工艺带来了对特定设备的需求,主要包括高温离子注入机、高温退火炉、碳化硅减薄设备、背面金属沉积设备、背面激光退火设备、碳化硅衬底和外延片表面缺陷检测和计量。 其中,是否有高温离子注入机是衡量碳化硅生产线的重要标准之一。 半导体

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