碳化硅（SiC）二极管的工艺流程中最大问题在处理碳化硅单晶衬底的特性，碳化硅材料因其高硬度、高熔点、化学惰性，传统硅基工艺对这个温度与硬度望尘莫及。 这就需要突破传统硅基工艺的技术瓶颈，需要高温离子注入、深沟槽刻蚀、高温退火等特殊方案。

一、第一阶段：碳化硅衬底制备
衬底是 SiC 二极管的 “基底”，其纯度、晶型（以 4H-SiC 为主，电学性能最优）、缺陷密度直接影响器件漏电、耐压等关键指标。
SiC 单晶生长，采用物理气相传输法（PVT 法） ：将高纯度 SiC 粉末（纯度 99.999% 以上）放入石墨坩埚，在2200-2500℃高温、10-30mbar 低压环境下，SiC 粉末升华成 Si、Si₂C、SiC₂等气态分子，在下方低温区（比热源低 50-100℃）的籽晶（4H-SiC 单晶）表面重新凝结，缓慢生长成直径 2-8 英寸的 SiC 单晶锭（生长速度仅 0.5-2mm/h，需数天至数周，成本极高）。
单晶锭切割与研磨，因为SiC 硬度高达莫氏 9.2 级（仅次于金刚石），需用金刚石线锯沿特定晶向（如 <0001> 或 4°-8° 偏角，减少器件漏电）切割成 0.3-0.5mm 厚的衬底片。
衬底抛光与清洗，通过 “化学机械抛光（CMP）” 进一步降低表面粗糙度至纳米级（Ra<0.5nm），避免后续外延层生长缺陷；最后用 “RCA 清洗法”（双氧水 + 氨水 / 盐酸）去除表面金属离子、有机物和颗粒杂质，确保衬底洁净度。
总结：先气化，再凝结，后切割、抛光、清洗；碳化硅衬底新鲜出炉

二、第二阶段：外延层生长
外延层是 SiC 二极管的 “功能层”，通过在衬底表面生长掺杂型 SiC 薄膜，形成器件的导电区、耐压区，主流技术为化学气相沉积（CVD）。
外延层沉积
制备PN 结二极管：先生长 “N 型外延层”（掺杂氮 N，浓度 10¹⁶-10¹⁸cm⁻³，厚度 5-20μm，作为漂移区耐压），再生长 “P 型外延层”（掺杂铝 Al 或硼 B，浓度 10¹⁸-10²⁰cm⁻³，厚度 0.5-2μm，作为阳极区）；
制备肖特基二极管（SBD） ：仅生长 “高纯度 N 型外延层”（减少漏电），后续直接沉积金属形成肖特基势垒即可。
总结：淀积外延层，形成器件核心 PN 结 / 肖特基势垒

三、第三阶段：器件制造
器件在晶圆厂中通过光刻、刻蚀、金属化等工艺，将外延层 “雕刻” 成单个二极管结构。
隔离区制备
采用离子注入隔离：在 1500-1700℃高温下（SiC 需高温激活杂质），向外延层非器件区域注入氧（O）或硼（B），形成高阻隔离区，将外延层划分为多个独立的器件单元（避免相邻器件漏电）；或采用深沟槽刻蚀隔离：用感应耦合等离子体（ICP）刻蚀技术，刻出深度 5-10μm 的沟槽，后续填充绝缘介质（如 SiO₂），适用于高密度集成场景。
电极制备
阳极制备,PN 结二极管：通过光刻定义阳极区，溅射铝（Al）或铝 - 硅 - 铜（Al-Si-Cu）合金，退火后与 P 型外延层形成欧姆接触；肖特基二极管：溅射铂（Pt）、钯（Pd）或镍 - 金（Ni-Au）等贵金属，与 N 型外延层形成肖特基势垒（高势垒高度，降低反向漏电）。
阴极制备,对衬底背面进行 “研磨 + 金属溅射”，沉积镍（Ni）或钛 - 镍 - 金（Ti-Ni-Au）合金，在 900-1000℃下退火形成 “欧姆接触”（低接触电阻，确保电流高效传输）；
钝化与绝缘
用热氧化法在器件表面生长 SiO₂（温度 1100-1200℃），或沉积氮化硅（Si₃N₄）、氧化铝（Al₂O₃）等介质膜，覆盖除电极外的区域，防止表面漏电和环境腐蚀；
划片
用 “激光划片”（SiC 硬度高，机械划片易崩边）沿隔离区切割衬底，将整片晶圆分离成单个二极管芯片（尺寸通常为 0.5×0.5mm-5×5mm）。
总结：精心“雕刻”，形成电极、绝缘、钝化结构

                                                                                                                                      文章归原作者所有，转载仅为分享和学习使用，不做任何商业用途！内容如有侵权，请联系本部删除！