工艺与制造Process and Fabrication碳化硅半导体技术及产业发展现状葛海波，夏昊天，孙冰冰（江苏长晶科技有限公司，江苏 211800）摘要：碳化硅半导体是新型材料，其热导效率高，功率大。采用碳化硅的 LED 器件，能耗低、亮度高、寿命长、单位面积小，具有良好的衬底效果，可以实现耐压、高功率的应用。主要用于智能网络，太阳能、动力汽车等。相比传统的贵材料，碳化硅的材料费用低，功率低，电力节约效果佳。碳化硅可以用于超 200 ℃ 以上的稳定环境工作，而且碳化硅还可以有效缩短冷却负担，实现小型一体化。关键词：集成电路；碳化硅；新材料。中图分类号：TN304.24 文章编号：1674-2583(2019)12-0016-02DOI：10.19339/j.issn.1674-2583.2019.12.007中文引用格式：葛海波，夏昊天，孙冰冰.碳化硅半导体技术及产业发展现状[J].集成电路应用, 2019, 36(12): 16-17.Status of Silicon Carbide Semiconductor Technology GE Haibo, XIA Haotian, SUN Bingbing ( Jiangsu Changjing Technology Co.,Ltd, Jiangsu 211800, China. )Abstract — Silicon carbide semiconductor is a new material with high thermal conductivity and high power. The LED device with silicon carbide has the advantages of low energy consumption, high brightness, long service life, small unit area, good substrate effect, and can realize the application of pressure resistance and high power. It is mainly used in intelligent network, solar energy, power car, etc. Compared with the traditional expensive materials, silicon carbide has the advantages of low cost, low power and good power saving effect. Silicon carbide can be used to work in a stable environment above 200 ℃, and it can effectively reduce the cooling burden and realize small-scale integration.Index Terms — integrated circuit, silicon carbide, new materials.1 引言碳化硅半导体符合产业链条的整体模式。通过碳化硅原材料、晶体、衬底、外延、芯片、模块的组合，完成碳化硅半导体的呈现，符合产业发展模式应用。主要碳化硅单晶体生长符合碳化硅的器件标准内容，通过有效的构成、热点模式发展分析，拓展发展趋势效果，实现有效的碳化硅单晶体应用。2 碳化硅单晶分析 2.1 碳化硅单晶材料碳化硅单晶体早在 1960 年代就已经被发现了。飞利浦实验室中，开发生长的碳化硅晶体材料。至 1990 年代，商业化生产的碳化硅流入市场。21 世纪后，碳化硅逐步形成立方体模式。通过碳化硅的生长模式阶段分析，确定高温升华分解下的基本特兹那个。依据升华效果，准确的分析多孔石墨管与石墨窩之间的关系。在惰性气体作用下，环境温度可以达到 2 400 ℃，升华为晶体。通过这种方法，有效地得到碳化硅的结晶，晶体的尺寸较小，但具有一定的优势，其可以有效克服生长的缺点，通过单晶体的作用，可以达到整体尺寸的提升[1]。国际上通过利用 PVT 的方法，逐步加强碳化硅单晶体的作用分析，着眼于碳化硅晶体的整体生长模式和器件标准，注重小批量的供货。在一定规模的碳化硅晶体供应商操作下，实现整体销售额水平的提升。 2.2 碳化硅单晶生长的三个阶段碳化硅有三个阶段，其中分别有 Acheson 法、Lely 法、改良 Lely 法。通过 Lely 法可以有效提升碳化硅的晶体升华效果。通过合理的晶体改良，保证升华气化运输的合理性。克服 Lely 法中的各类缺点问题，达到单一晶体的尺寸标准要求。国际上，通过 4H 标准，完成对碳化硅晶体的升华操作，欧美产量最高，其次是日本，而 Cree 的产量占全国的 90% 以上[2]。PVT 中的碳化硅纯度对于整体升华效果具有重要作用，其中含有氮、硼、铝、铁等杂志。碳化硅中产生游离的电子，通过硼、铝的作用，产生游离的空穴。依据电碳化硅晶体晶片情况，实施合理的氮气操作，使其可以游离电子，碳化硅形成导电效果。为了有效控制碳化硅的导电，防止其因为高阻不导电，可以加入钒，使其产生电子，产生空穴效果。其中的电子取消后，可以用铝作为补偿。 2.3 碳化硅单晶生长的方法碳化硅晶体生长中，采用高温化学气化的模基金项目：江苏省科技企业科技创新课题项目。作者简介：葛海波，江苏长晶科技有限公司，研究方向：电子工程技术。收稿日期：2019-09-24，修回日期：2019-11-06。16 集成电路应用 第 36 卷 第 12 期（总第 315 期）2019 年 12 月Process and Fabrication 工艺与制造式，通过气态高纯度的作用，完成碳化硅离子的注入，然后凝聚生长。生长的速率为 0.5 mm/h，整体高于 PVT 方法。气态后的高纯度碳化硅，通过粉末更容易获取，成本低。气态源 没有杂质，生长过程中，无渗透杂质，生长的 4H 标准的高纯度半导体绝缘模式中，载体流子的浓度低，确保电子迁移效率高。通过补偿高阻材料，达到电阻效率的提升。一般使用微波器件衬底，其中掺杂一定量的4H碳化硅，可以有效控制氮气、硼气源，达到控制流量，满足导电强弱的需求。根据瑞典中的商业化模式，通过碳化硅衬底的作用，及时调整衬底效果。通过 PVT 和 HT 模式，确定生长晶片的加强效果。通过控制掺杂量，确定晶体中的载波流动的可调性[3]。3 碳化硅外延依据碳化硅导体器件的实际情况，需要碳化硅晶片上有一层或多层的硅薄膜。不同的导电类型，薄膜情况不同，主流的是化学沉积的操作方法衍生出来的。碳化硅外延生长处理过程中，通过有效的支配操作，调节碳化硅的偏角，确定其外延生长效果。从晶体的切割操作模式中，调整外延生长比例水平。从晶体锭上切割晶片，确定外延展的轴曲面效果。碳化硅晶体中，外延展的表面没有台阶，外延展生长期内没有台阶，通过有效拓展二维模式生长控制效果，起到生长模式提升的作用。碳化硅是一种多模式的结合材料，外延展层中掺杂诸多的杂志，通过外延展的不纯操作，可以得到混合的结构，从而影响碳化硅的整体性能效果。外延展的缺陷是密度大、不均匀，无法实现常规半导体工艺的操作，薄膜的质量无法达到圆形外延展的整体水平。 3.1 碳化硅生长通过外延表面的高密度纳米平台延展，可以提升碳化硅的生长操作，确定无偏角衬底，使其外延表面有很好的台阶密度，台阶面缩短，调整台阶的扭曲弯折。依据扭曲弯折的情况，实施有效的运动速率处理，调整外延生长效果，调整控制流向偏移问题。依据斜切衬底的操作控制，解决惰性夹杂模式下的宏观缺陷问题。注重延展台阶的处理，调整基础平面的错位情况，处理台阶密度，确保偏角逐步增大。BPD 穿透外延展层，扩展到错层中，造成正向压力降低。正向电流下降，漏电流增大。器件的整体性能、可靠性水平增强。面对器件的实际工作模式，需要实施动态的监控分析注重电流性能、反向作用的增强效果。分析碳化硅功率器件中存在的问题，结合实际情况，实施必要的碳化硅优势拓展，明确实际的应用可行性方案。依据碳化硅的角度模式，实施有效降低衬底外延表面的效果操作处理，调整偏角的位置，实施辅助外延工艺分析。通过 BPD 缺陷的操作处理，调整良性的 TED 模式，确定衬底的降低率，判断增加衬底的成本。如果圆形直径增大，可能成本也发生变化。依据主流的衬底片，实施 4 英寸、6 英寸两种晶片尺寸分析，明确对同规格下的产品进行等级分析，确定微管默读、掺杂类型、产品等级。通过分析衬底的用量，确定客观的操作模式。按照有效的综合发展趋势，结合大偏角调整衬底，确定实际有效应用的模式标准。小偏角倾斜角度向上，通过衬底制备处理，调整产品的模式，确定发展需求。通过衬底、偏角，分析倾斜衬底下的延衬底作用效果。通过分析偏角，判断外延展的探索模式，结合气化、固化的过程，分析偏角越小，台阶越小，物质外延的迁移越小。外延小，结构容易控制。Tongue 合理的反应体系操作，加强氯化氢气体、硅源模式的操作，确定增强反馈的效果。通过分析硅原子的反应，及时调整迁移率，调整硅原子的长距离迁移过程，确保其有效的生长。 3.2 碳化硅发展碳化硅在发展过程中，通过有效的模式拓展，调整外延生长结合的效果。分析外延设备、固定配置、生长模式，确定外延设备的反应器效果。结合实际的情况，调整流向、热场分布等，确保用户的及时调节生长工艺，从而达到调整各类机构化学沉积中质量运输的效果。4 碳化硅功率器件碳化硅功率设备实现了电气控制的有效自动化应用，通过电压、材料参数的调配，提升整体多层次下的硅材料掺和效果。调整掺杂的比例关系。硅器件中，需要合理的调整碳化硅的具体导电电阻水平，分析有效增强能耗的模式，注重碳化硅功率期间的应用。分析潜在的超高耐压容比例关系。通过高压直流输电模式的提升，注重硅晶体的单管模式操作，确定多串行联动的机构。采用晶体闸管模式，注重单晶体的耐压控制。模拟具体的结果思路，调整工况水平，注重触发角，控制在 88°范围内，提升 4H 标准下的碳化硅单阀门开启比例水平，从而达到有效节约的效果。5 结语碳化硅半导体技术分析中，通过不同模式的操作，拓展产业模式的发展，提升碳化硅操作效果，可以很大程度地满足行业的发展要求。通过拓展发展趋势效果，实现有效的碳化硅单晶体应用。参考文献[1] Peter Friedrichs.碳化硅功率半导体的实用资料——热管理与工艺[J].中国集成电路, 2014,23(05):24-27.[2] 李楠,李阳,张晴.碳化硅合成过程的测试技术及模拟研究[J].真空,2018,55(02):49-53.[3] 郑友进,王丽娟,王方标,左桂鸿,黄海亮.高温高压退火对碳化硅性能的影响[J].人工晶体学报,2017,46(10):2073-2076.集成电路应用 第 36 卷 第 12 期（总第 315 期）2019 年 12 月 17