碳化硅生产工艺流程 碳化硅晶圆生产工艺

2024-12-0922:57:48创业资讯0

碳化硅(SiC),作为第三代宽禁带半导体材料的杰出代表,拥有诸多显著优点,包括高热导率、高临界击穿电压(耐高压特性)以及高饱和漂移速度(快速开关响应)。这些特质使其在高温、高功率、高压、高频的应用场景中大放异彩。

关于SiC功率器件的整个生产流程,可简要概述如下:

SiC单晶生长是整个生产过程的基础环节。在此阶段,高纯度的硅粉和碳粉在高温熔炉中熔合,进而形成SiC晶体。

接下来是衬造环节。经过精确的切磨抛等工艺流程,SiC晶体被加工成薄片,即单晶薄片(低Rdson),也就是我们常说的SiC衬底材料,其厚度精确控制为350微米。

而后进入外延生长环节。利用气相沉积法,在SiC晶片上生长一层薄膜晶体,其厚度在5-30微米之间,从而形成SiC外延。

紧接着是晶圆加工阶段。通过光刻、沉积、离子注入和金属钝化等一系列前端工艺处理后,形成碳化硅晶圆。经过后段的磨削、切割以及倒装工艺等处理后,可以制成的碳化硅芯片。

之后是器件封装与测试环节。完成电气连接及外壳保护后,便可以制成分立器件或功率模块,随后进行严格的质量与性能测试。

整个SiC产品从原材料到最终应用的流程相当复杂且耗时。以SiC功率器件为例,从单晶生长到形成衬底大约需要一个月的时间,而从外延生长到晶圆加工完成则需要6至12个月。从器件制造到实际装车验证更是需要1至2年的时间。对于SiC功率器件的IDM厂商而言,从产品设计到实际应用并转化为收入增长的周期相当漫长,特别是在汽车行业中,通常需要4至5年的时间。

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