SIC外延生长法的工艺流程
sic 外延制作过程
sic 外延制作过程SIC 外延制作过程SIC（碳化硅）是一种具有高温、高硬度和高化学稳定性的材料，因此在半导体、电力电子、光电子等领域有着广泛的应用。
其中，外延制备技术是 SIC 元器件制造中的重要环节。
本文将介绍 SIC 外延制作过程。
一、SIC 晶体生长SIC 晶体生长主要有物理气相沉积法（PVT）、低压化学气相沉积法（LPCVD）和分子束外延法（MBE）等几种方法。
其中，PVT 法是最常用的方法。
1. PVT 法PVT 法利用 SiC 粉末或块状原料，在高温下反应生成 SiC 气相，然后在低温区域沉积形成晶体。
具体步骤如下：（1）制备 SiC 粉末或块状原料。
（2）将原料放入石英舟中，并封闭舟口。
（3）在高温下加热舟内原料，使其反应生成 SiC 气相。
（4）SiC 气相通过导流管进入低温区域，在衬底上沉积形成晶体。
2. LPCVD 法LPCVD 法是在低压下，通过将 SiH4 和 C2H4 等气体反应生成 SiC 薄膜。
具体步骤如下：（1）清洗衬底表面，使其干净无尘。
（2）将衬底放入 LPCVD 反应室中。
（3）在反应室中通入 SiH4 和 C2H4 等气体，使其反应生成 SiC 薄膜。
（4）控制反应条件，使薄膜均匀生长。
二、SIC 外延制作SIC 外延制作主要有两种方法：金属有机化学气相沉积法（MOCVD）和分子束外延法（MBE）。
其中，MOCVD 法是最常用的方法。
1. MOCVD 法MOCVD 法是利用金属有机化合物和氨等气体，在高温下反应生成SIC 薄膜。
具体步骤如下：（1）清洗衬底表面，使其干净无尘。
（2）将衬底放入 MOCVD 反应室中。
（3）在反应室中通入金属有机化合物和氨等气体，使其反应生成 SIC 薄膜。
（4）控制反应条件，使薄膜均匀生长。
2. MBE 法MBE 法是利用高能电子束或离子束轰击 SIC 晶体表面，使其分解并沉积成薄膜。
具体步骤如下：（1）清洗衬底表面，使其干净无尘。
某项目第三代半导体材料（SIC）工艺流程简介及施工重难点分析
某项目第三代半导体材料（SIC）工艺流程简介及施工重难点分析发布时间：2023-05-15T13:13:47.905Z 来源：《建筑模拟》2023年第1期作者：郁亮[导读] 本文结合某项目宽禁带半导体材料产业化项目一期工程，介绍了核心工艺流程，分析了施工重难点，提出了应对措施和设想，希望通过实践总结，为同类项目施工提供参考。
郁亮中电系统建设工程有限公司北京 100141摘要：本文结合某项目宽禁带半导体材料产业化项目一期工程，介绍了核心工艺流程，分析了施工重难点，提出了应对措施和设想，希望通过实践总结，为同类项目施工提供参考。
关键词：第三代半导体材料（SIC）工艺流程长晶工艺外延工艺第三代半导体材料主要是以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、金刚石、氮化铝（AIN）为代表的宽禁带（禁带宽度Eg＞2.2eV）的半导体材料。
相对于硅，SiC的优点有很多：有高10倍的电场强度，高3倍的热导率，宽3倍的禁带宽度，高1倍的电子饱和漂移速度。
SiC的这些性能使其成为高频、大功率、耐高温、抗辐照的半导体器件的优选材料，可用于地面核反应堆系统的监控、原油勘探、环境监测及航空、航天、雷达、通讯系统和大功率的电子转换器及汽车马达等领域的极端环境中。
特别适用于电动汽车、新能源、柔性电网等领域。
本次建设为宽禁带半导体材料产业化项目一期，年产5000片Si型SiC片、25000片N型SiC片。
本项目产品生产主要有三大工序。
一是原料处理和长晶（目前主流方法是长晶设备与原料提纯/合成设备为同型设备），主要设备为长晶炉，此外还包括切磨抛加工设备和检测、包装设备等。
二是对晶体进行加工，晶体加工后得到SiC衬底片产品，检测合格后进入下一道工序。
三是SiC同质外延、SiC 基GaN异质外延。
长晶工艺和硅基GaN外延工艺是工艺核心。
1 核心工艺流程简介及施工重难点分析由于长晶工艺及外延工艺是本项目的工艺核心，以下重点围绕上述两个工艺进行分析。
硅基3C-SiC薄膜的外延生长技术
Ｊ．㈧ａｎｄ凸蜘ｌｃｈ捌叩０ｆＣｕｂｉｃ 【３Ｊ＾１】岫Ｐ ｓｉｃ泌删№蚰ｓｉ［Ｊ］．Ｊ‰仃ｏｃＩｌ锄Ｓｏｅ，１９８＂／，１３４（６）：１ ［２］杨银堂，高洪福，温浩宇．碳化硅半导体技术新进展［Ｊ］西安电子科技大学学报，１９９８，２５（４）：４７８～４８＇２．
５５８～
ｂＰ口咖０ｆ Ｃｒａｗｔｈ∞Ｓｉ（００１）‰［Ｊ］．Ｊ １ ５６５．
西安电子科技大学学报（自然科学版） JOURNAL OF XIDIAN UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE) 2000,27(1) 4次
参考文献(4条) 1.张刚 SiC半导体材料与器件 1995(01) 2.杨银堂;高洪福;温浩宇 碳化硅半导体技术新进展 1998(04) 3.Autheony P J Growth and Characterization of Cubic SiC Signle-Crystal Films on Si 1987(06) 4.Makoto Kitabatake Simulations and Experiments of SiC Heteroepitaxial Growth on Si(001) Surface 1993(01)
的晶格先配，在化学气相淀积系统中通过对硅衬底表面碳化制备了襞冲层，确定了形成襞冲层的蕞佳条 件。用ｘ－射线衍射、俄戢电子能谱、扫描电镜对薄膜的特性进行了分析。测量结果表明，１ ３∞℃下在ｓ
村底襞冲层上可以获得３Ｇ踟单晶。
美ｔ词：碳化硅；缓冲层；化学气相淀积；外廷生长
中围分类号：１＇∞４．０ 立ｌＩ标识码：Ａ 文章编号：１００１－３４００（∞叫０１．０００Ｄ拐
ｓｉ ｓ｛ｃ
Ⅲ ／ｋ
２．４薄膜的表面形貌分析
图１ ＳｉＣ／ｓｉ薄膜的）０射线衍射谱
半导体材料 ---硅外延生长
CVD生长的薄膜未必是单晶，所以严格讲只有生长的薄 膜是单晶的CVD才是外延生长。 CVD设备简单，生长参数容易控制，重复性好， 是目前硅外延生长的主要方法
根据向衬底输运外延材料的原子的方法不同
Epsilon Series Single-Wafer Epitaxial Reactors
硅外延生长基本工艺
硅单晶
定向
切割
400-500μm
磨平
Si02胶体溶液
置于基座 抽高真空 通高纯H2 恒温反应
烘干
清洗 加热去除氧 化层 通氢气和硅源
抛光 通刻蚀剂原位刻蚀
通氢气排出刻蚀剂
断硅源停止反应
室温取出
• 真空外延、气相外延、液相外延
液相外延（LPE）法的原理是通过将硅熔融在母体里， 降低温度析出硅膜。
根据相变过程
气相外延、液相外延、固相外延、 对于硅外延，应用最广泛的是气相外延 以SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiH4,为反应气体, 在一定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在 加热的衬底上，衬底材料一般选用Si、SiO2、Si3N4等
参数测试
5-2-3 外延工艺顺序
1. 2. 3. 把干净的硅片装入反应室 吹入惰性气体并充入氢气（LPVCD：抽真空） 加热到氢气烘烤温度（1200 ℃ ）以除去氧化层（该步 骤能去除50-100A的SiO2层） a)加热到HCl刻蚀温度；b)引入无水HCl(或SF6)以刻蚀表 面的硅层；c)吹气以除去系统中的杂质和HCl a)冷却到沉积温度；b)引入硅原料和掺杂剂以沉积所要 的薄膜；c)吹入氢气以去除硅原料和掺杂剂 冷却到室温 吹走氢气并重新充入氮气 取出硅片
sic 外延制作过程
SIC 外延制作过程1. 简介SIC（Selective Ion Collector）是一种用于半导体器件制造的外延材料。
它具有优异的电学性能和热学特性，能够在半导体器件上形成高质量的薄膜，提高器件的性能和可靠性。
本文将详细介绍 SIC 外延制作过程，包括原料准备、外延生长、表面处理等关键步骤。
2. 原料准备SIC 外延材料的主要原料是硅（Si）和碳（C）。
首先，需要准备高纯度的硅粉和碳源。
硅粉应具有高纯度、低杂质含量，并且颗粒大小均匀。
碳源可以选择石墨或有机化合物，如甲烷。
此外，还需要准备一些辅助材料，如载气气体（常用氢气）、基底材料（通常为硅基片）以及其他化学试剂用于表面处理。
3. 外延生长外延生长是 SIC 制作过程中最关键的步骤之一。
它通过在基底上沉积硅和碳原子来形成薄膜。
外延生长可以采用多种方法，如化学气相沉积（CVD）和分子束外延（MBE）。
3.1 化学气相沉积（CVD）化学气相沉积是一种常用的外延生长方法。
它通过在高温下将硅和碳源供应到反应室中，使其在基底表面上发生化学反应并形成薄膜。
这种方法具有较高的生长速率和较好的均匀性。
在 CVD 过程中，需要控制反应温度、气体流量和压力等参数，以确保薄膜的质量和厚度符合要求。
此外，还可以通过控制反应时间和添加掺杂剂来调节外延层的电学性能。
3.2 分子束外延（MBE）分子束外延是一种高真空下进行的外延生长方法。
它通过向基底表面热解硅和碳源分子束来实现薄膜的生长。
该方法具有较高的晶体质量和较好的界面特性。
在 MBE 过程中，需要精确控制分子束的能量、角度和通量等参数，以确保薄膜的生长速率和晶体结构的优良性。
此外，还可以通过控制衬底温度和添加掺杂剂来调节外延层的性能。
4. 表面处理在外延生长之前，需要对基底进行表面处理，以确保薄膜的质量和附着性。
常用的表面处理方法包括化学清洗、氢气退火和表面修饰等。
4.1 化学清洗化学清洗是一种去除基底表面杂质和氧化物的方法。
sic外延生长法 石墨烯 工艺流程
sic外延生长法石墨烯工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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SiC厚膜快速外延生长刻蚀工艺研究
SiC厚膜快速外延生长刻蚀工艺研究∗毛开礼;王英民;李斌;赵高扬【摘要】10 kV以上高压功率器件的应用提出了高质量快速4H-SiC 外延生长工艺要求.4°4H-SiC 厚膜外延生长时,对于器件制备不利的三角缺陷和台阶聚并是常见问题,使用 HCl气体作为含Cl化合物,研究了不同刻蚀工艺、不同刻蚀温度对于4H-SiC外延层质量的影响.采用1620℃ HCl气体刻蚀衬底5 min,1600℃外延生长的工艺,可以有效降低三角缺陷数量,同时避免台阶聚并的形成.通过刻蚀工艺,以平均55．2μm/h 的外延速率生长了平均55．2μm厚的高质量4H-SiC外延层,三角缺陷数量＜1个/cm2,表面粗糙度0．167 nm.%According to the requirement of 10KV high voltage power device,high quality and fast-epitaxial growth rate is required for thick SiC epitaxial growth.4 H-SiC epi-layers grown on 4°off-axis substrates at high rates usually suffer from step-bunching and extended triangular defects,both detrimental for device perform-ance.In this paper,by using HCl gas as chloride precursors,the effects of different etching process and etching temperature on SiC epitaxial layer quality were studied.When the substrates were etched by HCl gas at 1 620 ℃for 5 min and then epitaxial grown at 1 600 ℃,step-bunch free epitaxial layer with a minimum triangular defect density and excellent morphology could be grown.By this etch ing procedure,a 5 5 .2μm SiC layer was grown at the average rate of 5 5 .2μm/h.The number of triangular defects was less than 1/cm2 .The surface roughness is only 0.167 nm.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2017(048)001【总页数】5页(P1139-1143)【关键词】同质外延;氯化氢;快速外延;刻蚀工艺【作者】毛开礼;王英民;李斌;赵高扬【作者单位】西安理工大学材料科学与工程学院，西安 710048; 中国电子科技集团公司第二研究所，太原 030024;中国电子科技集团公司第二研究所，太原030024;中国电子科技集团公司第二研究所，太原 030024;西安理工大学材料科学与工程学院，西安 710048【正文语种】中文【中图分类】TN304.2新一代功率元件要求耐压更高、导通电阻更小，目前Si单极性的功率器件已经接近极限，因此耐高压元件一般采用IGBT等双极元件通过电导率调制降低电阻，但是电导率调制在开关时存在延时会导致开关损失。
sic外延生长法
sic外延生长法一、概述sic外延生长法（SIC epitaxial growth method）是一种用于制备氮化硅(SiC)晶体薄膜的方法。
该方法通过在硅衬底上以化学气相沉积的方式进行外延生长，可以制备具有高结晶质量的SiC薄膜，用于制造高功率电子器件和光电器件等。
二、生长机理sic外延生长法依赖于气相反应，其中最常用的方法是基于碳化硅(SiC)的体外延生长。
具体过程如下： - 在高温环境中，将硅衬底放置在SiC前驱体气氛中,例如，丙烷（C3H8）和二氧化硅(SiO2)混合气氛中。
- 通过加热硅衬底，使其表面活化。
- SiC前驱体气体分解，释放出碳元素，与活化的硅衬底表面反应，形成SiC薄膜。
- 薄膜的生长速率和晶面取向可以通过控制生长条件（温度、气氛成分、气压等）来调节。
三、生长条件控制sic外延生长法的生长条件对薄膜质量和性能影响显著。
以下是常用的生长条件控制方法： ### 1. 温度控制生长温度对SiC薄膜的生长速率和结晶质量有直接影响。
较高的生长温度有助于提高生长速率和晶格结晶度。
### 2. 气氛成分控制气氛成分中碳源气体和硅源气体的比例会影响SiC薄膜的生长速率和纯度。
适当调整混合气体的流量可以控制SiC薄膜的成分和缺陷密度。
### 3. 气压控制气压对SiC薄膜的生长速率和结晶度有影响。
增加气压可以提高生长速率，但过高的气压可能导致薄膜质量下降。
四、应用领域利用sic外延生长法制备的SiC薄膜可以应用于以下领域： ### 1. 功率电子器件SiC具有较高的电子能隙和电子饱和漂移速度，能够承受更高的电压和温度，适用于制造高功率电子器件，如功率MOSFET和Schottky二极管等。
### 2. 光电器件SiC薄膜可以用于制造高性能的光电器件，如光电检测器和激光二极管等。
其宽带隙和较高的载流子迁移率使得SiC器件具有更好的光电转换效率和工作稳定性。
### 3. 生物传感器 SiC薄膜用作生物传感器的敏感层可以实现对生物分子的高灵敏度检测。
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SIC外延生长法的工艺流程
SIC外延生长法的工艺流程
序号：1
SIC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：2
SIC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。
通过在SIC衬底上控制SiC晶体层的沉积过程，可以实现对SiC材料的高质量生长和大面积生长的要求。
通过逐步解释工艺步骤，我们希望读者能够更全面、深入地理解SIC外延生长法的原理和流程。
序号：5
在我看来，SIC外延生长法是一种非常有前景的技术，其在功率电子、射频器件和光电子器件等领域的应用潜力巨大。
随着半导体材料需求的不断增长，SIC外延生长法将成为一种重要的生长技术，为新一代器件的研发和生产提供支持。
我对这种技术的发展持乐观态度，并期待着更多的突破和创新在未来的发展中出现。
在本文中，我们深入研究了SIC外延生长法的工艺流程，从简单概述到详细步骤，希望能帮助读者更好地理解和学习这一技术。
通过掌握并应用SIC外延生长法的原理和流程，我们相信可以为半导体材料的研发和应用带来更多的机遇和挑战，推动相关领域的发展。
在科技的进步中，SIC外延生长法作为一项前景广阔的技术，正逐渐得到广泛应
用。
我对其发展前景充满乐观，并期待其在未来能够实现更多的突破和创新。
SIC外延生长法的成功实现，离不开备、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。
这些步骤的严密执行，确保了SiC晶体层的高质量生长以及大面积生长的要求。
通过在SIC衬底上控制SiC晶体层的沉积过程，可以实现对SiC材料的高质量生长和大面积生长的要求。
这一过程中，逐步解释工艺步骤对于读者更全面、深入地理解SIC外延生长法的原理和流程十分重要。
SIC外延生长法具有广泛的应用潜力，特别是在功率电子、射频器件和光电子器件等领域。
随着半导体材料需求的不断增长，SIC外延生长法将成为一种重要的生长技术，为新一代器件的研发和生产提供支持。
其具有高温、高电子迁移率、高击穿场强等优势，令人期待其在各个应用领域中的广泛应用。
通过深入研究SIC外延生长法的工艺流程，我们能够更好地理解和学习这一技术。
从简单概述到详细步骤，让我们能够清晰地了解每个关键步骤的作用和意义。
掌握并应用SIC外延生长法的原理和流程，可以为半导体材料的研发和应用带来更多的机遇和挑战。
可以预见，SIC 外延生长法的发展将推动相关领域的发展，为科技进步做出贡献。
展望未来，我相信SIC外延生长法有望实现更多的突破和创新。
随着
科技的不断发展，我们可以期待SIC外延生长法在材料科学和器件工程等领域中的广泛应用，为我们的生活和工作带来更多的可能性和便利。
这项技术的进一步发展，将为我们带来更加灿烂的科技未来。