碳化硅(SiC)功率器件因其優異的物理特性，如高擊穿場強、高熱導率和高電子飽和漂移速度，已成為新一代功率電子器件的理想選擇。下面將詳細介紹SiC功率器件的制作流程。

一、SiC襯底制備

SiC功率器件的制作始于高質量的SiC襯底制備。目前主要采用物理氣相傳輸(PVT)法生長SiC單晶：

原料準備：將高純度SiC粉末置于石墨坩堝中

晶體生長：在2000-2500℃高溫下，通過溫度梯度使SiC氣相傳輸并在籽晶上沉積

晶圓加工：將生長的SiC晶錠切割、研磨、拋光成所需厚度的晶圓(常見4英寸或6英寸)

二、外延生長

在SiC襯底上生長高質量外延層是關鍵步驟：

清洗處理：使用RCA標準清洗工藝去除襯底表面污染物

外延生長：采用化學氣相沉積(CVD)法，在1500-1600℃下生長n型或p型SiC外延層

摻雜控制：通過調節硅烷(SiH?)、丙烷(C?H?)和摻雜氣體(如氮氣N?或三甲基鋁TMA)的流量控制摻雜濃度

三、器件制造工藝

1. 離子注入與激活退火

SiC的高鍵能使得摻雜難以通過擴散實現，必須采用離子注入：

使用鋁(Al)進行p型摻雜，氮(N)或磷(P)進行n型摻雜

注入后需在1600-1700℃高溫下退火以激活摻雜劑

2. 柵介質形成

SiC MOSFET的關鍵是高質量的SiO?/SiC界面：

采用干氧氧化或濕氧氧化在1200-1300℃下生長柵氧化層

后續進行氮退火處理以減少界面態密度

3. 金屬化工藝

歐姆接觸：

n型SiC通常采用Ni基合金，在950-1050℃下退火形成

p型SiC常用Al/Ti合金

柵電極：多晶硅或金屬疊層(如Al/TiN)

背面金屬化：蒸發或濺射厚金屬層(如Ti/Ni/Ag)以降低接觸電阻

4. 鈍化與保護

沉積SiN?或SiO?鈍化層保護器件表面

使用聚酰亞胺等材料進行最后的表面鈍化

四、測試與封裝

電性測試：包括IV、CV特性測試，評估擊穿電壓、導通電阻等參數

可靠性測試：高溫反偏(HTRB)、高溫柵偏(HTGB)等測試

封裝工藝：采用適合高功率、高溫應用的封裝技術，如銀燒結、銅線鍵合等

隨著工藝的不斷進步，SiC功率器件在新能源汽車、智能電網、軌道交通等領域的應用前景將更加廣闊。未來發展方向包括更高電壓等級器件、集成化模塊以及成本降低技術等。

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