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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!

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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!
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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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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!
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。
石墨和碳化硅是属于易加工材料,因为其韧性不高,但硬度高,一般的硬质合金刀具可以加工,但是使用寿命不长。可以采用金属陶瓷刀片,其成本比较低。如果追求效果更好的话就采用CBN刀具和PCD刀具,前者比后者要便宜。
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