SiC晶体生长工艺装备
升华法生长sic
升华法生长sic
碳化硅单晶是一种高性能的半导体材料，在半导体领域有广泛的应用。
升华法生长是一种常用的制备碳化硅单晶的方法之一。
升华法生长碳化硅单晶的过程主要包括以下几个步骤：
1. 前处理：首先，需准备一个合适的衬底，通常使用的是碳化硅衬底，其表面需要进行化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)等方法进行清洁和处理，以确保良好的附着性。
2. 安装：将经过前处理的碳化硅衬底放置在生长装置中，并确保其稳定和密封。
3. 加热：将装置加热至适当的温度，通常在2000°C以上，以使碳化硅前体物质（通常为碳和硅源）在高温下升华。
4. 沉积：升华后的碳化硅前体物质通过化学反应在衬底表面沉积，形成碳化硅单晶。
5. 冷却：在合适的条件下，使生长的碳化硅单晶缓慢冷却，以避免产生晶体缺陷。
6. 后处理：对生长的碳化硅单晶进行后处理，包括切割、抛光和清洗等步骤，以得到最终所需的碳化硅单晶器件或衬底。
需要注意的是，升华法生长碳化硅单晶需要高温和特殊设备条件，并且操作过程较为复杂。
此外，生长出的碳化硅单晶的质量和性能也受多种因素的影响，例如前处理的质量、生长条件的控制等。
因此，在实际操作中需要谨慎选择合适的参数和方法，以获得高质量的碳化硅单晶。
SIC外延生长法的工艺流程
SIC外延生长法的工艺流程SIC外延生长法的工艺流程序号：1SIC外延生长法是一种重要的半导体材料生长技术，被广泛应用于功率电子、射频器件和光电子器件等领域。
它通过在SIC衬底上连续沉积SiC晶体层，实现了对SiC材料的高质量控制和大面积生长。
在本文中，我们将深入探讨SIC外延生长法的工艺流程，以帮助读者更好地理解和学习该技术。
序号：2SIC外延生长法的基本原理是在惰性气体气氛中，通过化学气相沉积（CVD）的方法，将硅和碳源气体分解成SiC气体，然后在SIC衬底上沉积成SIC晶体层。
在整个工艺过程中，需要控制好气氛、温度和气体流量等参数，以保证SIC晶体层的质量和厚度的一致性。
序号：3具体而言，SIC外延生长法的工艺流程可以分为以下几个关键步骤：a. 衬底准备：选择合适的SIC衬底，并进行表面处理，以去除杂质和缺陷。
通常使用化学气相沉积（CVD）或物理气相沉积（PVD）等方法来制备合适的SIC衬底。
b. 热解预处理：将SIC衬底放置在高温炉中，通过热解预处理，去除表面的氧化物和其它杂质。
这一步骤也有助于提高SIC晶体层的生长质量。
c. 生长条件控制：在热解预处理后，将SIC衬底放置在CVD反应室中。
控制好反应温度、压力和气体流量等参数，以实现SiC晶体层的均匀和连续生长。
通常，选择适当的碳源和硅源气体，如甲烷（CH4）和四氯化硅（SiCl4），作为SIC生长的原料气体。
d. 控制生长时间：根据所需的SIC晶体层厚度和生长速率，控制生长时间。
通过调整反应室中的反应气体流量和温度，可以有效控制SIC晶体层的生长速率。
e. 冷却和退火：在SIC晶体层生长完成后，将SIC衬底从反应室中取出，并进行冷却和退火处理。
这一步骤有助于提高晶体层的结晶质量、降低残余应力，并改善界面的质量。
序号：4总结回顾：SIC外延生长法是一种关键的半导体材料生长技术，其工艺流程包括衬底准备、热解预处理、生长条件控制、控制生长时间以及冷却和退火等关键步骤。
用于生长SiC晶体的SiC原料的制备方法和制备装置[发明专利]
![用于生长SiC晶体的SiC原料的制备方法和制备装置[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/2ad3a06602d276a201292ecd.png)
专利名称：用于生长SiC晶体的SiC原料的制备方法和制备装置专利类型：发明专利
发明人：彭同华,刘春俊,王波,张平,邹宇,赵宁
申请号：CN201780054385.1
申请日：20170330
公开号：CN109844185A
公开日：
20190604
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：提供用于生长SiC晶体的SiC原料的制备方法和装置。
该方法包括：将SiC粉料装入第一石墨坩埚中，在第一石墨坩埚上倒置安装第二石墨坩埚；将安装好的两个石墨坩埚放入加热装置中，将加热装置抽真空并升温至预设温度；其中，第一石墨坩埚位于相对高温区，第二石墨坩埚位于相对低温区，SiC粉料升华并被输运至第二石墨坩埚中而结晶，以获得结晶的SiC原料，该原料将被用于生长SiC 晶体。
该装置包括第一、第二石墨坩埚以及加热装置，且自第二石墨坩埚底部向上设置隔离件，该隔离件与第二石墨坩埚的侧壁间隔预定距离。
该方法和装置能够降低由此原料制得的SiC晶体中的杂质含量，减少微观包裹物，降低位错密度，提供中后期SiC晶体的生长速率和产率。
申请人：新疆天科合达蓝光半导体有限公司,北京天科合达半导体股份有限公司
地址：832099 新疆维吾尔自治区石河子市石河子开发区双拥路8-9号
国籍：CN
代理机构：北京中创阳光知识产权代理有限责任公司
代理人：尹振启
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碳化硅单晶生长工艺
碳化硅单晶生长工艺碳化硅单晶是一种非常重要的材料，被广泛应用于半导体行业、能源行业和电子行业等领域。
其优异的热传导性能、高温稳定性以及高硬度等优点，使其成为高性能电子设备、LED制造、气体和液体传感器、高温加热元件、太阳能电池和火箭发动机喷嘴等领域的首选材料。
碳化硅单晶生长技术是制备碳化硅单晶的最基本方法。
目前，碳化硅单晶生长技术主要包括热离解法和物质气相沉积法，其中物质气相沉积法的生长速度更快，品质更稳定。
碳化硅单晶生长工艺一般可以分为三个步骤：预制晶体、装配晶体和生长晶体。
预制晶体主要是制备碳化硅晶粒的种子，在预制晶体过程中，需要进行均匀加热和降温处理，以创建晶体最合适的生长条件。
装配晶体是指将预制晶体安装到生长晶体炉中的样品台上，这个过程需要高度重视，保障晶体的平稳安装，避免晶体的移动和变形。
生长晶体是将化学气相输送的碳化硅材料沉积在种子上形成单晶，生长速度可以通过生长压力、温度、反应气氛和化学气相输送速率等参数来调节和控制。
为了获得良好的碳化硅单晶品质，生长过程需要充分控制和调节各环节的参数。
例如，生长温度需要根据晶片厚度和应用需求选择；反应气氛需要保持恒定的化学成分和比例，一旦出现波动，会导致晶体成分不均匀；化学气相输送速率需要根据晶体的生长速度来调节，以保证单晶晶片的增长质量。
此外，还需要注意生长过程中晶体表面的防污染措施和晶体带电情况等影响生长质量的因素。
总之，碳化硅单晶生长工艺是一项非常重要的技术，它直接影响到碳化硅单晶的品质和性能。
因此，在实际生产中，我们需要通过科学的调节方法和质量控制措施，使得碳化硅单晶制备出来的产品能够满足不同领域的应用需求。
sic碳化硅单晶的生长原理
SIC碳化硅单晶的生长原理引言碳化硅（SiC）是一种重要的半导体材料，具有优异的物理和化学性质。
它在高温、高电压和高频率等条件下表现出良好的性能，因此被广泛应用于功率电子器件、射频器件、光电器件等领域。
SIC碳化硅单晶是制备这些器件的基础材料之一。
本文将详细解释SIC碳化硅单晶的生长原理，包括基本原理、生长方法和生长过程控制。
基本原理SIC碳化硅单晶的生长基于石墨化学气相沉积（CVD）方法。
在CVD过程中，使用含有Si和C原子的气体在高温下反应生成SIC单晶。
基本的生长反应方程如下所示：SiH4(g) + CH4(g) → SiC(s) + 2H2(g)在这个反应中，SiH4是硅源，CH4是碳源，SiC是沉积在衬底上的SIC碳化硅单晶，H2是副产物。
生长方法SIC碳化硅单晶的生长方法主要有两种：物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）。
物理气相沉积（PVD）物理气相沉积是通过在真空环境中加热SIC源材料，使其蒸发并沉积在衬底上。
这种方法的优点是生长速度快、晶体质量高，但需要高真空设备。
化学气相沉积（CVD）化学气相沉积是通过在高温下使含有Si和C原子的气体反应生成SIC单晶。
CVD方法可以分为低压CVD（LPCVD）和化学汽相沉积（VPE）两种。
•低压CVD：在低压条件下，将硅源和碳源气体引入反应室，通过热解反应生成SIC单晶。
这种方法的优点是生长速度较快、晶体质量高，但需要高真空设备。
•化学汽相沉积：在大气压下，将硅源和碳源气体引入反应室，通过热解反应生成SIC单晶。
这种方法的优点是设备简单、制备成本低，但生长速度较慢、晶体质量较差。
生长过程控制SIC碳化硅单晶的生长过程需要控制多个参数，包括温度、气体流量、压力等。
温度控制温度是影响SIC碳化硅单晶生长速度和质量的重要参数。
一般来说，较高的温度有利于生长速度的提高，但过高的温度会导致晶体质量下降。
因此，需要根据具体的生长需求选择合适的温度。
SiC晶体生长工艺装备
SiC晶体生长工艺装备一、SiC晶体生长工艺装备发展现状由于SiC具有宽带隙、高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和浓度、化学性能稳定、高硬度、抗磨损等特点，使得它在军用和航天领域的高温、高频、大功率光电器件方面具有优越的应用价值。
具体来看，其导热性能是Si材料的3倍以上；在相同反压下，SiC材料的击穿电场强度比Si高10倍，而内阻仅是Si片的百分之一。
SiC器件的工作温度可以达到600℃，而一般的Si器件最多能坚持到150℃。
因为这些特性，SiC可以用来制造各种耐高温的高频大功率器件，应用于Si器件难以胜任的场合。
目前SIC半导体材料发展十分迅速，总的发展趋势是晶体大直径、大尺寸化，向高纯无缺陷发展。
6H和4H单晶片实现了商品化，3英寸（直径≥76.2mm）是主流产品，4英寸也有少量供应。
4H-SiC 上的微管缺陷密度显著减小，n型4H-SiC的极低微管缺陷晶片上微管密度可接近0cm-2。
SiC材料的生长需要特殊的工艺装备。
目前这些工艺装备的技术主要掌握在美日欧三方手中。
这些发达国家和地区已对SiC 生长设备进行了持续的研究，积累了宝贵的经验。
特别是美国，技术最成熟，凭借着先进的技术，不断研制基于SiC基的新军事电子产品，目前在航空、航天、军舰、卫星、深海等方面都得到了实际的应用，得以使其继续在全球军事电子领域保持领先地位。
欧盟和日本也紧随其后，投入大量的人力和财力进行追赶。
美国Cree公司是世界上能够商业化提供SiC 产品最大的公司，占全球市场90%以上，其在工艺装备方面的技术先进、成熟稳定，领先世界水平，但受政策影响，技术处于绝对保密之中。
欧洲SiC晶体生长工艺装备的设备制造商集中在德国、瑞典和英国，目前主要生产以3“直径为主的工艺装备，但为了追赶世界先进水平，已开始进行4” SiC晶圆工艺装备的研发。
无论是美国、欧洲还是日本，其晶体生长工艺装备都是军方在三代半导体方面要重点发展的方向之一，长期得到国家的支持和投入，如美国海军、陆军、空军、美国国家航空航天局（NASA ）、弹道导弹防卫局和国防预研局、几乎美国国防部所有部门都将SiC技术研究列入了各自军事系统发展规划。
碳化硅加工工艺流程简介
碳化硅加工工艺流程碳化硅晶片是以高纯硅粉和高纯碳粉作为原材料，采用物理气相传输法生长碳化硅晶体，加工制成碳化硅晶片。
1、原料合成将高纯硅粉和高纯碳粉按一定配比混合，在2000℃以上的高温下反应合成碳化硅颗粒。
再经过破碎、清洗等工序，制得满足晶体生长要求的高纯度碳化硅微粉原料。
2、晶体生长以高纯度碳化硅微粉为原料，使用自主研制的晶体生长炉，采用物理气相传输法（PVT法）生长碳化硅晶体。
其生长原理如下图所示：SIC单晶生长示意图将高纯碳化硅微粉和籽晶分别置于单晶生长炉内圆柱状密闭的石墨坩埚下部和顶部，通过电磁感应将坩埚加热至2000℃以上，控制籽晶处温度略低于下部微粉处，在坩埚内形成轴向温度梯度。
碳化硅微粉在高温下升华形成气相的Si2C、SiC2、Si等物质，在温度梯度驱动下到达温度较低的籽晶处，并在其上结晶形成圆柱状碳化硅晶锭。
3、晶锭加工将制得的碳化硅晶锭使用X射线单晶定向仪进行定向，之后磨平、滚磨，加工成标准直径尺寸的碳化硅晶体。
4、晶体切割使用多线切割设备，将碳化硅晶体切割成厚度不超过1mm的薄片。
5、晶片研磨通过不同颗粒粒径的金刚石研磨液将晶片研磨到所需的平整度和粗糙度。
6、晶片抛光通过机械抛光和化学机械抛光方法得到表面无损伤的碳化硅抛光片。
7、晶片检测使用光学显微镜、X射线衍射仪、原子力显微镜、非接触电阻率测试仪、表面平整度测试仪、表面缺陷综合测试仪等仪器设备，检测碳化硅晶片的微管密度、结晶质量、表面粗糙度、电阻率、翘曲度、弯曲度、厚度变化、表面划痕等各项参数指标，据此判定晶片的质量等级。
8、晶片清洗以清洗药剂和纯水对碳化硅抛光片进行清洗处理，去除抛光片上残留的抛光液等表面沾污物，再通过超高纯氮气和甩干机将晶片吹干、甩干；将晶片在超净室封装在洁净片盒内，形成可供下游即开即用的碳化硅晶片。
晶片尺寸越大，对应晶体的生长与加工技术难度越大，而下游器件的制造效率越高、单位成本越低。
碳化硅晶体生长及关键制备设备
碳化硅晶体生长及关键制备设备碳化硅晶体是一种重要的半导体材料，具有高温、高频、高功率等优异特性，被广泛应用于电力电子、汽车电子、航空航天等领域。
本文将介绍碳化硅晶体的生长方法和关键制备设备。
一、碳化硅晶体生长方法碳化硅晶体的生长方法主要包括物相法、热解法和气相沉积法。
1. 物相法：将碳化硅粉末与碳粉末混合，置于高温炉中，经过反应生成碳化硅晶体。
该方法生长的晶体质量较好，但工艺复杂、成本高。
2. 热解法：利用化学反应在碳化硅晶体表面形成碳源，通过热解反应生长晶体。
该方法生长的晶体质量较高，但生长速度较慢。
3. 气相沉积法：利用化学气相沉积原理，在预先制备好的碳化硅晶体表面沉积新的碳化硅晶体。
该方法生长速度快，但对晶体质量要求高。
二、碳化硅晶体生长设备碳化硅晶体生长设备主要包括物相生长炉、热解生长炉和气相沉积设备。
1. 物相生长炉：物相生长炉主要用于碳化硅晶体的物相生长方法。
该设备由高温反应室、碳源加热器、温度控制系统等组成。
高温反应室分为立式炉和横式炉两种，温度控制系统采用PID控制，控制精度达±1℃。
2. 热解生长炉：热解生长炉主要用于碳化硅晶体的热解生长方法。
该设备由高温反应室、气氛保护系统、温度控制系统等组成。
高温反应室采用电加热，气氛保护系统采用惰性气体，温度控制系统采用PID控制，控制精度达±1℃。
3. 气相沉积设备：气相沉积设备主要用于碳化硅晶体的气相沉积法。
该设备由反应室、气源系统、温度控制系统等组成。
反应室采用石英管，气源系统采用气体流量控制，温度控制系统采用PID控制，控制精度达±1℃。
总之，碳化硅晶体生长及关键制备设备是碳化硅半导体领域的重要组成部分，对于提高碳化硅晶体的质量和生长速度具有重要意义。
碳化硅晶体生长工艺
碳化硅晶体生长工艺碳化硅是一种广泛应用于电子、光电和电力电子等领域的重要半导体材料，由于具有优良的高温稳定性、高硬度等特点，也应用于磨料、陶瓷等领域。
碳化硅晶体生长是制备碳化硅材料的重要方法之一。
下面介绍碳化硅晶体生长的工艺流程和影响因素。
碳化硅晶体生长的工艺流程包括原料准备、生长环境准备、生长过程和后处理等环节。
一般情况下，以单晶硅作基底，先在基底表面制备一层石墨硅化物（SiC）涂层，然后将基底带着涂层放置于碳化硅的生长环境中，在高温下进行碳化硅晶体的生长。
在生长环境准备环节中，选择适当的碳源和硅源，经预处理后装入生长设备中。
生长环境中温度、压力、气体流动速率等因素对晶体生长的影响很大，一般情况下需要进行多次试验寻找最优条件。
生长过程中，先在基底表面生成一层碳化硅的稳定极膜，然后再在其上生长主体晶体。
常用的生长方法有物质输运法、气相输运法和快速热压法等。
其中物质输运法是应用最为广泛的一种方法，可通过采用逆向输运、直接输运和阶梯式输运等方式，实现碳化硅晶体的生长。
生长完成后，需要进行后处理以充分调整晶体结构，提高其品质。
典型的后处理工艺包括高温退火、湿氧化、电解氧化等，以去除残留应力和氧化物等不良因素。
碳化硅晶体生长的影响因素主要有生长材料、生长环境、生长方法和后处理工艺等方面。
生长材料的纯度、大小、形状等都对晶体生长产生影响；生长环境的温度、压力、气体流动速率等对晶体生长具有决定性影响；生长方法的选择、参数的设定等都会影响晶体品质和生产效率；最后，后处理工艺的选择和处理方案的设定也是影响晶体品质的重要因素。
综上所述，碳化硅晶体生长是制备碳化硅材料的重要方法之一，同时也是半导体材料制备、光学器件制造和电力电子器件等领域的基础技术。
在后续的研究和应用中，需要合理控制生长参数，充分发挥晶体生长的优势，从而制备出品质良好、性能优越的碳化硅材料。
sic sbd工艺流程
sic sbd工艺流程Sic SBD (Silicon Carbide Schottky Barrier Diode) 是一种应用于高压、高频率和高温环境的半导体器件。
它在功率电子设备中具有独特的优势，如低导通损耗、高温稳定性和快速开关速度。
下面将介绍Sic SBD的工艺流程。
首先，制备Sic基片。
Sic基片是制造Sic SBD的基础材料，具有优异的热导率和机械强度。
Sic基片的制备通常采用化学气相沉积(CVD)技术，将硅和碳源在高温环境下反应生成Sic晶体。
经过多次反复的沉积和退火处理，得到高质量的Sic基片。
接下来，进行晶体生长。
晶体生长是制备Sic SBD的关键步骤，它决定了晶体的质量和性能。
晶体生长通常采用物相外延法，即在Sic基片上沉积一层稀释剂，如三氮化硼。
通过高温热解，将硅和碳源转化为气相，然后在Sic基片上重新结晶生长。
通过控制生长参数，如温度、气氛和生长时间等，可以得到具有优良晶体质量的Sic层。
在晶体生长完成后，需要进行晶圆加工。
晶圆加工包括前端加工和后端加工两个部分。
前端加工主要是通过光刻、腐蚀和沉积等工艺，将Sic晶圆分成多个小芯片，并形成器件的结构和引线的电极。
后端加工主要是通过金属蒸镀、焊接和封装等工艺，将Sic芯片与其他器件进行连接，并保护芯片免受外部环境的损害。
接下来，进行测试和品质控制。
测试是确保Sic SBD 符合规格要求的重要环节。
通过电学测试，测量器件的电流-电压特性、开关速度和温度特性等，以确保其良好的工作性能。
此外，还需要进行可靠性测试，以评估器件的寿命和可靠性。
最后，进行封装和成品测试。
封装是将Sic SBD芯片封装成完整的器件的过程，确保其在现实应用中能够正常工作。
成品测试是对封装好的器件进行最终的品质检验，确保其满足规格要求和可靠性标准。
总结来说，Sic SBD的工艺流程包括Sic基片制备、晶体生长、晶圆加工、测试和品质控制、封装和成品测试等多个环节。
sic半导体工艺制作流程
sic半导体工艺制作流程SIC（碳化硅）半导体的工艺制作流程如下：1. 准备原料：主要原料是高纯度的二氧化硅(SiO2)和石墨(C)，需要经过粉碎和筛分处理，以获得所需的颗粒大小。
2. 混合和烧结：将经过处理的SiO2和C按照一定的比例混合均匀，形成SIC的混合粉末。
混合粉末需要通过球磨机等设备进行进一步的混合和研磨，以确保粉末的均匀性和细度。
接下来，将混合粉末放入高温炉中进行烧结。
烧结是指在高温下将粉末颗粒结合成块体的过程。
在烧结过程中，需要控制温度和时间，以确保粉末颗粒之间的结合牢固，并形成致密的SIC块体。
3. 晶体生长：经过烧结的SIC块体需要进行晶体生长，以获得具有良好晶体结构的SIC单晶。
晶体生长通常采用物理气相沉积(Physical Vapor Deposition, PVD)或化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition, CVD)等方法。
4. 芯片制造：碳化硅SBD与MOSFET的基本制造方法相同，SBD结构简单、制造工艺相对简单，而MOSFET的制造工艺相对复杂。
以结构最简单的横向、平面型MOSFET为例，芯片制造的主要步骤包括：图形化氧化膜：清洗晶圆，制作一层氧化硅(SiO2)薄膜，涂布光刻胶，经过匀胶、曝光、显影等步骤形成光刻胶图形，最后通过刻蚀工艺将图形转移到氧化膜上。
离子注入：将做好掩膜的碳化硅晶圆放入离子注入机，注入铝(Al)离子以形成p型掺杂区，并退火以激活注入的铝离子。
移除氧化膜，在p型掺杂区的特定区域注入氮(N)离子以形成漏极和源极的n型导电区，退火以激活注入的氮离子。
制作栅极：在源极与漏极之间区域，采用高温氧化工艺制作栅极氧化层，并沉积栅电极层，形成栅极（Gate）控制结构。
制作钝化层：沉积一层绝缘特性良好的钝化层，防止电极间击穿。
制作漏极和源极：在钝化层上开孔，并溅射金属形成漏极和源极。
以上是SIC半导体工艺制作流程的大致步骤，建议咨询专业人士获取更准确的信息。
SiC晶体生长工艺装备
SiC晶体生长工艺装备一、SiC晶体生长工艺装备发展现状由于SiC具有宽带隙、高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和浓度、化学性能稳定、高硬度、抗磨损等特点，使得它在军用和航天领域的高温、高频、大功率光电器件方面具有优越的应用价值。
具体来看，其导热性能是Si材料的3倍以上；在相同反压下，SiC材料的击穿电场强度比Si高10倍，而内阻仅是Si片的百分之一。
SiC器件的工作温度可以达到600℃，而一般的Si器件最多能坚持到150℃。
因为这些特性，SiC可以用来制造各种耐高温的高频大功率器件，应用于Si器件难以胜任的场合。
目前SIC半导体材料发展十分迅速，总的发展趋势是晶体大直径、大尺寸化，向高纯无缺陷发展。
6H和4H单晶片实现了商品化，3英寸（直径N76.2mm）是主流产品，4英寸也有少量供应。
4H-SiC上的微管缺陷密度显著减小，n型4H-SiC的极低微管缺陷晶片上微管密度可接近0cm-2。
SiC材料的生长需要特殊的工艺装备。
目前这些工艺装备的技术主要掌握在美日欧三方手中。
这些发达国家和地区已对SiC生长设备进行了持续的研究，积累了宝贵的经验。
特别是美国，技术最成熟，凭借着先进的技术，不断研制基于SiC基的新军事电子产品，目前在航空、航天、军舰、卫星、深海等方面都得到了实际的应用，得以使其继续在全球军事电子领域保持领先地位。
欧盟和日本也紧随其后，投入大量的人力和财力进行追赶。
美国Cree公司是世界上能够商业化提供SiC产品最大的公司，占全球市场90%以上，其在工艺装备方面的技术先进、成熟稳定，领先世界水平，但受政策影响，技术处于绝对保密之中。
欧洲SiC晶体生长工艺装备的设备制造商集中在德国、瑞典和英国，目前主要生产以3“直径为主的工艺装备，但为了追赶世界先进水平，已开始进行4”SiC晶圆工艺装备的研发。
无论是美国、欧洲还是日本，其晶体生长工艺装备都是军方在三代半导体方面要重点发展的方向之一，长期得到国家的支持和投入，如美国海军、陆军、空军、美国国家航空航天局（NASA）、弹道导弹防卫局和国防预研局、几乎美国国防部所有部门都将SiC技术研究列入了各自军事系统发展规划。
第三代半导体sic(碳化硅)外延设备及工艺技术
第三代半导体sic(碳化硅)外延设备及工艺技术下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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碳化硅晶体生长工艺
碳化硅晶体生长工艺
碳化硅晶体生长主要包括以下步骤：
1.原料准备：将高纯度的硅和碳粉末按一定比例混合制备成碳化硅粉末，同时准备好其他辅助原料和器材。
2.清洗：彻底清洗用于生长碳化硅晶体的石英坩埚、钨丝和其他器材，以确保无杂质。
3.填料：在石英坩埚中放置一定量的碳化硅粉末，并在其上方挂上一
根钨丝或其他加热元件。
4.加热：将石英坩埚放入高温炉中，加热至适宜的温度，使碳化硅粉
末熔化，形成液态。
5.晶核形成：在适宜的条件下，使产生一定的晶核，为晶体生长提供
基础。
6.晶体生长：在晶核表面和熔态间进行晶体生长，控制晶体生长速度
和晶体形态。
7.晶体取出：将生长好的晶体从石英坩埚中取出，清洗和处理晶体表面。
8.切割和加工：将晶体切割成块状，再进行抛光、陶瓷化、涂层等表
面处理，最终制成符合要求的晶体器件。
以上就是碳化硅晶体生长的主要工艺步骤。
在实际生产中，需要根据
生产规模、晶体品质、设备和材料等因素进行调整和优化。
碳化硅单晶生长炉内部结构
碳化硅单晶生长炉内部结构碳化硅（SiC）单晶生长炉是用于生长SiC单晶的关键设备。
SiC是一种宽禁带半导体材料，具有优异的物理和化学性质，因此在光电子、高功率电子和高温电子器件中得到广泛应用。
为了获得高质量的SiC单晶，需要在合适的温度和压力下进行晶体生长，而单晶生长炉的内部结构起到了至关重要的作用。
一般来说，SiC单晶生长炉的内部结构可以分为几个主要部分，包括炉体、加热系统、气氛控制系统、晶体台和温度测量系统。
首先是炉体，炉体是整个生长炉的主要结构，用于容纳整个生长过程。
炉体通常由高温合金材料制成，如钼（Mo）或钨（W），以确保在高温下的稳定性和耐腐蚀性。
炉体通常具有圆筒形状，并通过水冷系统降低炉体温度，以保持炉体处于适当的工作温度。
接下来是加热系统，加热系统用于提供高温的加热环境以促进SiC单晶的生长。
最常见的加热方式是使用电阻加热器，如碳化硅导电加热器。
这些加热器安装在炉体内部，通过通入电流产生热量，使炉体内部温度均匀升高。
加热系统通常具有可调节的温度控制器，以确保在整个生长过程中保持适当的温度稳定性。
气氛控制系统用于控制生长炉内的气氛环境，包括气体组分和压力。
生长SiC单晶的典型气氛是通过将硅（Si）和碳（C）源气体引入到生长区域来实现的。
这些源气体通过催化作用在炉体内部产生化学反应，以生成SiC单晶。
气氛控制系统通常包括供气系统、气体流量控制系统和压力控制系统，以确保适当的气氛组分和压力条件。
晶体台是用于支撑和定位生长SiC单晶的晶体底部。
晶体台通常由类似于石墨的材料制成，具有良好的化学稳定性和热传导性能。
晶体台的形状和尺寸可根据需要进行设计，以适应特定的生长过程和晶体尺寸。
晶体台通常与加热系统连接，并通过加热传导提供给晶体所需的温度。
最后是温度测量系统，温度测量系统用于监测和控制生长过程中的温度变化。
最常见的温度测量方法是使用热电偶，将热电偶安装在炉体内部的关键位置，以测量温度变化。
sic 衬底制造工艺流程
sic 衬底制造工艺流程SIC衬底制造工艺流程。
一、原料准备。
咱们先来说说原料准备这个事儿哈。
制造SIC衬底呢，得先找好原料。
这原料就像是盖房子的砖头一样重要。
通常呢，会用到一些特殊的硅和碳的化合物之类的东西。
这些原料可得精挑细选，质量不好的话，后面制造出来的衬底那肯定也是不咋地的。
而且原料的纯度要求可高啦，要是里面杂质太多，就像在一锅好汤里掉进了好多沙子，做出来的衬底性能肯定大打折扣。
二、晶体生长。
晶体生长可是个超级关键的环节呢。
就好比是把小树苗养成参天大树一样。
在这个过程中，有好几种方法可以用哦。
比如说物理气相传输法，这方法可有趣啦。
就像是让原料变成一个个小小的精灵，在特定的环境里慢慢聚集，然后一点点长成我们想要的晶体。
还有化学气相沉积法呢，这就像是给原料们创造了一个魔法环境，让它们在里面发生奇妙的化学反应，最后形成晶体。
在晶体生长的时候啊，温度、压力这些条件得控制得非常精准才行。
温度高一点低一点，压力大一点小一点，都可能让长出来的晶体长得歪歪扭扭的，就像一个人没站直一样，这样的晶体可不能用来做衬底呢。
三、切割加工。
晶体长好了，就到切割加工啦。
这就像是把一块大蛋糕切成小块一样。
不过这个切割可不像切蛋糕那么简单哦。
得用专门的切割设备，这些设备都很精密的。
切割的时候要考虑衬底的厚度啊、平整度这些要求。
如果切得厚了或者薄了，那在后续的使用中就可能会出问题。
而且切割的表面要尽可能的光滑平整，要是坑坑洼洼的，就像月球表面似的，那肯定也是不行的。
这个过程需要操作人员特别细心，就像照顾小婴儿一样，一点点差错都可能让整个衬底报废呢。
四、研磨抛光。
研磨抛光这一步啊，就像是给衬底做个美容一样。
在研磨的时候呢，要把衬底表面那些不平整的地方磨掉，让它变得更加光滑。
这就像是给一块粗糙的石头打磨成光滑的玉石一样。
抛光则是让衬底的表面达到镜面一样的效果。
这个过程可费功夫啦，要一遍一遍地磨，一遍一遍地抛。
而且每一遍都要检查，看看有没有达到要求。
sic frd 工艺流程
sic frd 工艺流程一、sic frd是啥呀？Sic frd其实就是碳化硅快恢复二极管（Silicon Carbide Fast Recovery Diode）啦。
这可是个很厉害的东西呢。
它在电力电子领域就像是一个小超人，有着很多独特的本领。
碳化硅这个材料本身就很特殊，它和传统的硅材料相比，就像是一个经过超级训练的运动员和一个普通路人的区别。
二、原材料准备。
说到这个工艺流程，那原材料准备可是第一步呢。
我们得先弄到高质量的碳化硅晶体。
这就像是做饭得先准备好新鲜的食材一样重要。
这个碳化硅晶体可不是随随便便就能得到的哦。
它得经过一系列复杂的合成过程，就像是在精心培育一颗稀有的植物。
从最开始的原料混合，要把各种成分按照精确的比例配好，这就像调一杯超级复杂的鸡尾酒，一点都不能错。
要是比例不对呀，那后面长出来的碳化硅晶体可能就会有各种问题，就像植物没有得到合适的养分长歪了一样。
三、晶体生长。
有了原材料之后，就进入晶体生长阶段啦。
这个过程就像是看着一个小生命慢慢长大。
我们要把碳化硅原料放在特殊的设备里，给它创造一个合适的生长环境。
温度呀、压力呀、气氛呀，这些条件都得控制得特别精准。
就像照顾一个超级娇贵的小宠物一样。
温度稍微高一点或者低一点，晶体生长的速度和质量就会受到很大的影响。
这时候的设备就像是一个魔法盒，在里面发生着奇妙的反应，碳化硅晶体就在这个魔法盒里一点点地变大变完美。
四、晶圆加工。
晶体生长好了之后，就要把它变成晶圆啦。
这就像是把一块大石头雕琢成精致的石板一样。
首先得切割，这个切割可不像切菜那么简单哦。
要用到超精密的切割设备，就像用最细的针在丝绸上绣花一样小心。
切割的厚度得均匀，不能这边厚那边薄的，不然后面做出来的frd性能就会不稳定。
切割完了之后呢，还要进行研磨和抛光，把晶圆的表面弄得超级光滑，就像给它做了一个超级舒服的按摩一样，让它的表面没有一点瑕疵。
五、器件制造。
接下来就是制造器件啦。
这一步就像是给我们的小宝贝穿上各种漂亮的衣服，让它有各种功能。
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SiC晶体生长工艺装备一、SiC晶体生长工艺装备发展现状由于SiC具有宽带隙、高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和浓度、化学性能稳定、高硬度、抗磨损等特点，使得它在军用和航天领域的高温、高频、大功率光电器件方面具有优越的应用价值。
具体来看，其导热性能是Si材料的3倍以上；在相同反压下，SiC材料的击穿电场强度比Si高10倍，而内阻仅是Si片的百分之一。
SiC器件的工作温度可以达到600℃，而一般的Si器件最多能坚持到150℃。
因为这些特性，SiC可以用来制造各种耐高温的高频大功率器件，应用于Si器件难以胜任的场合。
目前SIC半导体材料发展十分迅速，总的发展趋势是晶体大直径、大尺寸化，向高纯无缺陷发展。
6H和4H单晶片实现了商品化，3英寸（直径≥76.2mm）是主流产品，4英寸也有少量供应。
4H-SiC 上的微管缺陷密度显著减小，n型4H-SiC的极低微管缺陷晶片上微管密度可接近0cm-2。
SiC材料的生长需要特殊的工艺装备。
目前这些工艺装备的技术主要掌握在美日欧三方手中。
这些发达国家和地区已对SiC 生长设备进行了持续的研究，积累了宝贵的经验。
特别是美国，技术最成熟，凭借着先进的技术，不断研制基于SiC基的新军事电子产品，目前在航空、航天、军舰、卫星、深海等方面都得到了实际的应用，得以使其继续在全球军事电子领域保持领先地位。
欧盟和日本也紧随其后，投入大量的人力和财力进行追赶。
美国Cree公司是世界上能够商业化提供SiC 产品最大的公司，占全球市场90%以上，其在工艺装备方面的技术先进、成熟稳定，领先世界水平，但受政策影响，技术处于绝对保密之中。
欧洲SiC晶体生长工艺装备的设备制造商集中在德国、瑞典和英国，目前主要生产以3“直径为主的工艺装备，但为了追赶世界先进水平，已开始进行4” SiC晶圆工艺装备的研发。
无论是美国、欧洲还是日本，其晶体生长工艺装备都是军方在三代半导体方面要重点发展的方向之一，长期得到国家的支持和投入，如美国海军、陆军、空军、美国国家航空航天局（NASA ）、弹道导弹防卫局和国防预研局、几乎美国国防部所有部门都将SiC技术研究列入了各自军事系统发展规划。
其中SiC晶体生长工艺装备是重要的组成部分，美军正是凭借其在碳化硅装备方面的强大实力，在军事电子方面继续拉大与其他国家的距离。
国内碳化硅研究始于2000年前后，基本都是在Si晶圆研究的基础上进行一些理论性的研究，工艺装备也是在原有的Si晶圆的工艺装备基础上进行了部分改造，研究进展缓慢，装备的缺乏已成为国内SiC项目研究的瓶径。
近些年有些研究机构通过各种渠道引进了部分国外发达国家的工艺装备，但价格高昂，所引进设备的技术也不属于前沿技术，并且在引进过程中，对引进单位也有条款上的种种制约，限制了SiC项目在国内的研究。
尽管起步早，但目前研究水平还处于初级阶段。
总之，国内SIC项目的研究以进口晶片为主，昂贵的晶片价格，限制了国内SiC基电子器件的发展。
目前有个别单位从国外引进了晶体生长设备，但过高的价格也是造成继续发展的瓶径。
部分单位和研究机构目前正在进行晶体生长工艺装备的研究，但总的来说还没有生产出商业化的晶体，存在许多缺陷。
二、发展需求美、日、欧先进的SiC生长设备造就了其在SiC半导体方面全球领先的地位，并取得了在SiC半导体方面的主导权，生产的SiC为本国带来了巨大的社会效益和经济效益。
其他国家由于缺乏SiC生长设备，只能投入巨资购买发达国家的晶圆，在源头上受制于人，发展受到限制，跟他们相比有很大的差距。
未来的高技术战争，电子对抗已成为主宰战争胜负的关键因素。
而SiC半导体具有超高频、大功率、耐高温、耐辐射、抗恶劣环境等先进的能力,正是下一代高技术武器的首选。
要发展SiC半导体就离不开工艺装备的支持，装备发展的先进性决定了产品的先进性。
发达国家从自身利益考虑，通过制定一些政策和条约，从装备引进上限制和阻挠其他国家SiC项目的研究，使发展中国家在军事电子方面与发达国家的距离越来越大。
要缩小这种差距，只有依靠自主发展的方式，从工艺装备的基础做起，打破国外的限制和封锁，掌握真正的核心技术。
硅半导体时代，中国已经失去了同世界同等竞争的机会。
国内要在SiC半导体时代赶上世界先进国家，则工艺装备的突破是不可逾越的门槛。
鉴于发达国家对我国在工艺装备方面的限制，走自力更生的发展道路已成为我们的不二选择。
SIC晶体生长装备的研制，将使我国的军事电子在三代半导体方面彻底打破国外的限制，极大降低我国军事电子装备更新换代的成本，满足我军对新技术武器的需求，对我军新技术武器在全球范围内地位的提升，具有重大的意义。
因此，研制我国独立自主的SIC晶体生长装备事关重大，迫在眉睫。
三、发展重点1）急需突破的工艺和装备技术应用的对象SiC近年来受到各国军方的重视，从20世纪90年代初开始，各国都制定了相应的SiC发展战略。
1995年5月，美国国防部公布了《联合作战科学计划》和《美国国防部国防技术领域计划》，它是根据联合参谋部确定的12项联合作战能力目标而制定的10个国防技术领域的发展计划。
在其中的《电子材料》和《微电子设备》项目下分别制定了碳化硅体材料、外延薄材料和在300到500℃条件下工作的碳化硅微电子器件的发展目标。
根据1996年《美国国防部国防技术领域计划》，仅SE.27.01(微波碳化硅大功率放大器)项目到2000年的累计投资就达到2.5亿美元,并在继续加大投资力度，可见其重视程度。
欧洲也制定了类似的计划，如英国的Sceptre计划；日本制定了“硬电子学”研究计划。
其研究工作突飞猛进，日新月异。
总之以SiC为主的宽带隙半导体技术研究的进展速度超过了先前的预测，开发成果今人注目。
单晶材料和外延生长技术的进步使器件性能得到不断提高。
某些高性能器件与电路已开始在军事装备中试用，并获得满意的试验数据。
随着宽带隙半导体器件制造技术的不断改进与优化，有望在今后5-1O年内替代现有的传统半导体器件与电路，广泛广用于各种军事武器装备系统，使系统性能得到大幅度提高。
●解决的问题：SIC材料作为第三代半导体虽然在电子领域，特别是在国防和军事电子领域具有重要的应用价值，但过高的价格和供不应求的状况却限制了它的进一步发展，这是因为产生SIC材料的生长设备是一门集多种学科知识于一身的统一体，它的进入门槛非常高，目前只掌握在国外几家公司的手中。
近几年我国在SiC材料研究方面取得了一定的进展，已经有部分高校及研究单位生长出了碳化硅单晶体，但大都采用国外设备来进行生长。
由于国外公司掌握SIC生长设备技术，国内进口成本很大，目前SIC材料作为一种战略物资，进口受限较多。
制约了国内SiC基电子器件的发展。
因此，开发出具有自主知识产权的SIC晶体生长设备，提高SiC材料质量，降低成本，满足国内电子器件特别是军事装备、航空航天、海洋勘探、国防应用等具有重要的意义●解决的办法在半导体晶片整个制作过程中，单晶生长是整个工序中最关键的步骤，单晶生长的质量直接影响着晶片的性能。
目前SiC晶体生长方法国际上通用的主流方法是：籽晶升华法，即PVT法籽晶升华法：碳化硅晶体生长是基于Si和C材料的气相平衡系统，是一种物理气相传输（PVT）技术。
它是在密闭的反应室里SiC源被加热到2000℃以上时，SiC源分解成含Si和C的气体分子,这些气体分子通过源和晶种之间温度梯度再凝聚到较冷的晶种表面，生长出SiC单晶。
籽晶升华生长法生长SiC单晶可生长高质量、较大尺寸的SiC单晶，并可有效减少SiC单晶体中的各种缺陷。
要获得高质量的SiC材料必须精确控制多种晶体生长参数，如：生长温度，温度梯度，源与籽晶的距离，载气压力等。
SiC籽晶升华法生长机理升华法生长SiC材料的系统组成一般为：外围感应加热线圈,由外向内依次是石英管,隔热材料,坩埚。
坩埚一般使用高纯、高密度、各向同性石墨。
籽晶置于坩埚的盖上,原料可使用高纯SiC粉末或者多晶,放在坩埚底部。
有两个测温窗口,用色温计测定坩埚顶部和底部的温度,从而估计温度梯度。
一般通入氩气来作为背景气源。
籽晶温度较低，SiC源温度较高，两者之间存在一定的温度梯度。
温度梯度的控制可根据需要调节感应线圈的位置来控制。
（下图为感应加热生长设备示意图）籽晶升华法SiC单晶生长的基本过程包括原料分解升华、质量传输和在籽晶上结晶三个过程。
当加热到一定的温度后,原料主要分解为Si、Si2C、SiC2气体。
当原料到籽晶的距离较小时(约10ｍｍ以下),主要是原料面到籽晶的直接升华;当距离较大时,因为Si的蒸汽压要高于其他成分,气体Si要与坩埚的石墨壁反应生成Si2C、SiC2,生长主要是由壁到籽晶的气体传输。
根据气体自由程与腔内压力成反比的关系,生长过程中通入Ar 气，可以控制反应速度。
在生长初期，为了防止其他多型的生长，或是防止杂乱生长，加大Ar气量，可以抑制生长。
现在通常的生长温度为2000℃至2400℃。
生长速率通常随温度升高而增加，随料源与籽晶间的温度梯度加大而增大，随外加惰性气体气压加大而减小。
温度梯度过小会导致生长率低,过大会造成晶体开裂且质量不高。
生长过程中,首要解决的是温场的均匀分布问题,以保证生长界面的均匀性,为二维层状生长。
了解容器内温场的分布,来设计容器坩埚的具体理想的形状,有的研究用计算机软件来模拟及计算温场分布,来推测腔内物质运动及晶前形状等生长过程中无法看到的现象。
另外一个问题是Si的流失问题，首先Si的蒸汽压高,沸点低,很早就从料中升华并溢出坩埚,留下的原料呈黑色的石墨化物质,阻碍了料源的升华。
解决的方法有:添加多余的Si粉。
研究表明:加了Si,可以改善籽晶抛光造成的表面缺陷，生长台阶的高度和宽度随Si量的加大而减小，使生长模式成为台阶流动生长，而且在生长初期，就能保持合适的晶型的生长(Ｔ<1900℃)。
还有就是如何装籽晶的问题,籽晶与坩埚盖最好是完全均匀的连接,如果是粘在盖上的,那么要注意粘接物质的均匀,否则会造成温场不均,中空的位置有空气,不利于传热,这些地方过饱和度低,生长慢或者不生长,就会出现微管缺陷。
预期效果本项目的实施，将使我国SiC行业工艺装备实现重大突破，打破国内SiC发展的瓶径，改变国内受制于装备的落后局势, 使我国的SiC研制赶上世界先进水平。
本项目的实施,将摆脱发达国家对我国三代半导体装备的进口限制, 使我国三代半导体的研制取得较大的突破, 进一步加强国内在三代半导体的研制方面的基础, 并引导和推动国内科研机构对三代半导体方面的关注,以此形成研究热潮,提升我国电子技术方面的实力.本项目的实施，将极大的推动我国的军事电子技术。
SiC半导体技术具有高频、大功率、宽禁带、抗辐射等特性，是在极端恶劣环境中应用的高可靠智能化武器系统、微波武器系统以及导弹、航空、航天等系统的首选，是未来我国军事电子进行升级换代的必然选择，项目的进行将使我国的武器装备和军事技术获得快速的提升。