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      ?科普 | 功率半導體生產中的主要工藝流程

      更新時間:2024-08-12點擊次數:296

      功率半導體是一種能夠在高電壓和高電流下工作的微電子元器件,廣泛應用于工業、交通運輸、醫療、家電等各個領域。


      功率半導體主要的生產工藝及流程如下。


      1. 晶圓加工


      晶圓加工是制造功率半導體器件的基礎步驟。晶圓是由硅或碳化硅材料制成,并具有平坦表面,晶圓加工包括切割、拋光、清洗和蝕刻等步驟。 

      其中,切割過程主要是將大型晶體切割成小晶體,以提高晶片產量。拋光過程是為了去除晶圓表面的缺陷和污染物,使其表面更加平整。

      清洗過程則是為了去除表面殘留的化學物質和微粒。最后,在蝕刻過程中,使用化學液體對晶圓進行腐蝕,形成所需的結構和圖案。


      2. 氧化物形成


      氧化層是功率半導體器件中重要的一層結構。它的主要作用是提供電絕緣和防止材料氧化。

      在制造過程中,首先需要在晶圓表面形成氧化層。通常是將晶圓暴露在氧化爐的高溫環境下,并注入硅烷(SiH?)和氧氣等在晶圓表面反應生成二氧化硅(SiO?)。


      3. 物理氣相沉積

      物理氣相沉積(PVD)利用等離子體技術,在晶圓表面沉積薄膜的過程。其利用受到粒子束轟擊時物質表面原子濺射等現象,從而實現從源物質(靶材)到產品芯片上的可控的轉移。

      此工藝主要用于肖特基金屬、正面金屬和背面金屬的沉積。濺射沉積可以使用多種材料,如金屬、氧化鋁等。

      4. 光刻工藝

      光刻工藝是采用感光膠薄膜作為圖形轉移媒介的微電子制造工藝。其基本原理是利用光線將感光膠薄膜刻畫成所需的圖形,然后以這種圖形為刻蝕掩模,在硅或碳化硅基片上刻蝕出該圖形。

      5. 離子注入

      離子注入是集成電路制造的主要工藝之一,通過將離子束加速到一定能量范圍(一般在keV量級),然后注入固體材料表層內,從而改變材料表層物理性質。

      在集成電路工藝中,固體材料通常是硅或碳化硅。主流工藝選擇將鋁(AL)作為P型摻雜,氮(N)作為N型摻雜。

      完成離子注入后,產品片會進入高溫激活爐中并在1700℃的工藝溫度下激活,以修復晶格損傷。

      6. 金屬化和封裝

      金屬化和封裝是制造功率半導體器件的最后兩個工藝步驟。

      正面金屬化是指在芯片表面鍍上一層金屬膜,形成二極管的正極,一般在4μm以上。背面金屬化一般選擇鈦、鎳、銀作為三層背面金屬,

      主要是為了增加元件柔軟性,降低芯片的熱阻抗,以進一步提高性能,厚度在10μm以內。隨后,元器件將被封裝在適當的外殼中,以確保器件的可靠性和穩定性。


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