芯片是如何制造的?
碳化硅芯片与传统硅基芯片有什么区别?
碳化硅 , 又叫宽禁带半导体 , 第三代半导体
以碳化硅和氮化镓为代表的宽禁带半导体材料 , 突破原有半导体材料在大功率、高频、高速、高温环境下的性能限制 , 在5G通信、物联网、新能源、国防尖端武器装备等前沿领域 , 发挥重要作用 。 在摩尔定律遇到瓶颈、中国智造2025的大背景下 , 宽禁带半导体材料 , 无疑是中国半导体产业弯道超车的一次好机会!
Tips:第一代半导体材料 包括Si(硅)、Ge(锗)等 , Si以优异性能、低廉价格及成熟的工艺 , 在大规模集成电路领域地位不可撼动;Ge是半导体发明初期使用的材料;第二代半导体材料 包括GaAs(砷化镓)、InP(磷化铟)等 , GaAs主要用于大功率发光电子器件和射频器件 , 例如半导体激光器;第三代导体材料 包括SiC(碳化硅)、GaN(氮化镓)等 , GaN主要用于光电器件和微波射频器件 , 例如充电器;SiC主要用于功率器 , 例如电源产品 。
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碳化硅芯片这样制造
新材料 , “芯”未来!碳化硅芯片 , 取代传统硅基芯片 , 可以有效提高工作效率、降低能量损耗 , 减少碳排放 , 提高系统可靠性 , 缩减体积、节约空间 。
以电动汽车为例 , 采用碳化硅芯片 , 将使电驱装置的体积缩小为五分之一 , 电动汽车行驶损耗降低60%以上 , 相同电池容量下里程数显著提高 。
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面向未来的碳化硅芯片要如何制造?这就不得不提到一个概念:元胞 。 一般来说 , 芯片是晶圆切割完成的半成品 。 每片晶圆集成了数百颗芯片(数量取决于芯片大小) , 每颗芯片由成千上万个元胞组成 。 那元胞究竟要如何制造呢?
第一步
注入掩膜 。 首先清洗晶圆 , 淀积一层氧化硅薄膜 , 接着通过匀胶、曝光、显影等工艺步骤形成光刻胶图形 , 最后通过刻蚀工艺将图形转移到刻蚀掩膜上 。
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第二步
离子注入 。 将做好掩膜的晶圆放入离子注入机 , 注入高能离子 。 之后移除掩膜 , 进行退火以激活注入离子 。
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第三步
制作栅极 。 在晶圆上依次淀积栅氧层、栅电极层形成门级控制结构 。
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