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发布时间:2026-07-29 18:52
真空界的小学生
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一、衬底与外延层制备
1. 碳化硅衬底准备
采用物理气相传输法(PVT)生长SiC单晶衬底(常见尺寸为6英寸或8英寸),需控制晶体缺陷(如位错、微管)以提高器件良率。
 衬底表面进行化学机械抛光(CMP),确保极高平整度(粗糙度<1 nm),为后续外延生长奠定基础。
2. 外延层生长
通过化学气相沉积(CVD)在衬底上生长多层外延薄膜,包括:
 缓冲层:改善衬底与外延层的晶格匹配,减少缺陷;
有源层:根据器件类型(如MOSFET、JBS二极管)设计n型/p型掺杂浓度和厚度,实现导电沟道或耗尽层;
盖帽层:保护表面,防止杂质污染。
外延过程需精确控制温度(1500–2000℃)、气体流量(如SiH₄、C₃H₈、N₂等)和生长速率,确保薄膜均匀性和低缺陷密度。
二、光刻与图形化
1. 光刻胶涂覆
 在晶圆表面旋涂光刻胶(通常为负性或正性胶),厚度根据图形尺寸调整(微米级至亚微米级)。
 由于SiC硬度高、表面能低,需预处理(如等离子体清洗)以增强光刻胶附着力。
2. 曝光与显影
 使用紫外光刻机(UV)**或极紫外光刻机(EUV,未来方向),通过掩膜版将电路图案转移到光刻胶上。
 显影后形成所需图形(如有源区、栅极、接触孔等),关键尺寸(CD)控制精度影响器件性能(如栅长决定开关速度)。
三、刻蚀工艺
1. 干法刻蚀(主要方法)
采用反应离子刻蚀(RIE)或电感耦合等离子体刻蚀(ICP),气体组合如SF₆/O₂/Ar,刻蚀SiC材料形成沟槽、隔离区或器件结构。
 挑战:SiC刻蚀速率低(约1–2 μm/min),需优化功率、气压和气体比例以平衡刻蚀速率与形貌(垂直侧壁、低粗糙度)。
2. 湿法刻蚀(辅助工艺)
 用于表面清洗或非关键区域的粗略刻蚀,如热磷酸(H₃PO₄)刻蚀SiO₂绝缘层。
四、掺杂与激活
1. 离子注入
 通过高能离子束(如N⁺、Al⁺)注入特定区域,形成n型(掺氮)或p型(掺铝)掺杂,定义源漏极、沟道区等。
 需控制注入能量(数十至数百keV)和剂量,避免穿通效应,
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    通过高能离子束(如N⁺、Al⁺)注入特定区域,形成n型(掺氮)或p型(掺铝)掺杂,定义源漏极、沟道区等。
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