芯片是如何制造的?
網(wǎng)絡(luò)熱議的碳化硅芯片與傳統(tǒng)硅基芯片有什么區(qū)別?
為大家解開謎團,走進神秘的芯片世界??苿?chuàng)中心先進半導(dǎo)體研究院特別推出的一支科普宣傳片,讓你四分鐘,做個芯片通!
碳化硅來了!寬禁帶半導(dǎo)體材料開啟新時代以碳化硅和氮化鎵為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料,突破原有半導(dǎo)體材料在大功率、高頻、高速、高溫環(huán)境下的性能限制,在5G通信、物聯(lián)網(wǎng)、新能源、國防尖端武器裝備等前沿領(lǐng)域,發(fā)揮重要作用。在摩爾定律遇到瓶頸、中國智造2025的大背景下,寬禁帶半導(dǎo)體材料,無疑是中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)一次好機會!
碳化硅芯片這樣制造新材料,“芯”未來!碳化硅芯片,取代傳統(tǒng)硅基芯片,可以有效提高工作效率、降低能量損耗,減少碳排放,提高系統(tǒng)可靠性,縮減體積、節(jié)約空間。
以電動汽車為例,采用碳化硅芯片,將使電驅(qū)裝置的體積縮小為五分之一,電動汽車行駛損耗降低60%以上,相同電池容量下里程數(shù)顯著提高。
面向未來的碳化硅芯片要如何制造?這就不得不提到一個概念:元胞。一般來說,芯片是晶圓切割完成的半成品。每片晶圓集成了數(shù)百顆芯片(數(shù)量取決于芯片大?。?strong>每顆芯片由成千上萬個元胞組成。那元胞究竟要如何制造呢?
第一步注入掩膜。首先清洗晶圓,淀積一層氧化硅薄膜,接著通過勻膠、曝光、顯影等工藝步驟形成光刻膠圖形,最后通過刻蝕工藝將圖形轉(zhuǎn)移到刻蝕掩膜上。第二步離子注入。將做好掩膜的晶圓放入離子注入機,注入高能離子。之后移除掩膜,進行退火以激活注入離子。第三步制作柵極。在晶圓上依次淀積柵氧層、柵電極層形成門級控制結(jié)構(gòu)。第四步制作鈍化層。淀積一層絕緣特性良好的電介質(zhì)層,防止電極間擊穿。第五步制作漏源電極。在鈍化層上開孔,并濺射金屬形成漏源電極。
當(dāng)漏源電極和柵源電極之間加正壓時,溝道開啟,電子從源極流向漏極,產(chǎn)生從漏極流向源極的電流。至此,一個基本的功率器件即元胞就制作完成了。成千上萬的元胞組成芯片,再集成到晶圓襯底,就有了像彩虹一樣燦爛的晶圓!
而晶圓的碳化硅襯底,則是由物理氣相傳輸法(PVT)制備,經(jīng)碳化硅粉料的分解與升華、氣體的傳輸與沉積、切磨拋一系列工序而成。
文章來源:電氣小青年圖片視頻來源:先進半導(dǎo)體研究院END加OFweek電子工程交流群,客服微信:hjw20140314投稿爆料,采訪需求請發(fā)送郵箱:luoxiangyang@ofweek.com
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