硅基MOS管制造的八大核心工藝步驟解析

行業(yè)背景

隨著新能源汽車(chē)、5G、AI等新型應(yīng)用領(lǐng)域爆發(fā)，MOS管在電機(jī)驅(qū)動(dòng)等場(chǎng)景需求也隨之激增，國(guó)產(chǎn)替代加速，對(duì)MOS管的工藝和性能提出了更高的要求。作為重要的分立元器件之一，如此微小而精密的電子元器件是如何生產(chǎn)的呢？其中又涉及到哪些高科技工藝？今天合科泰帶您進(jìn)入MOS管的微觀世界。

 

MOS管的構(gòu)成與原理

MOS管全稱是MOSFET，核心結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體基地、絕緣層、柵極、源極與漏極、寄生二極管。通過(guò)電場(chǎng)調(diào)控和半導(dǎo)體特性協(xié)同，可以實(shí)現(xiàn)高效的電能控制與信號(hào)放大功能。半導(dǎo)體基地（襯底）作為載體，柵極施加電壓后，絕緣層下方電場(chǎng)可在襯底表面形成導(dǎo)電溝道；源極注入載流子，漏極收集載流子導(dǎo)通電流，通過(guò)寄生二極管固定封裝極性，簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)。

 

MOS管制造工藝流程

MOS管的制作流程復(fù)雜且精密，主要涉及到7個(gè)大的流程，襯底準(zhǔn)備、氧化層形成、光刻與柵極制作、源漏區(qū)摻雜、退火處理、金屬化與互連。根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的制作內(nèi)容進(jìn)行分類說(shuō)明如下。

1、材料選擇：選擇高純度的單晶硅，使用機(jī)械拋光和化學(xué)清洗的方式去除表面雜質(zhì)。

2、預(yù)處理：去除雜質(zhì)的硅片需經(jīng)過(guò)退火以及氧化處理，可形成初始氧化層增強(qiáng)表面的穩(wěn)定性，比如二氧化硅。

3、熱氧化：把硅片放置到高溫爐，其中通入氧氣和水蒸氣，可以生成通常厚度為20-300nm的二氧化硅絕緣層。

4、化學(xué)氣相沉積CVD：通過(guò)氣體反應(yīng)物在硅的表面沉積二氧化硅，可以用在形成柵氧化層或者場(chǎng)氧化層。

5、多晶硅沉積：用CVD或者PVD的方法在在絕緣層上沉積厚度約200-300nm的多晶硅層。

6、光刻與刻蝕：涂覆光刻膠并曝光掩膜圖案，顯影后保留柵極區(qū)域的多晶硅；干法刻蝕去除多余多晶硅，形成柵極結(jié)構(gòu)。

7、離子注入：通過(guò)光刻定義源漏區(qū)窗口，注入磷（N型）或硼（P型）離子，形成低摻雜濃度區(qū)域（LDD區(qū)）高溫退火（約1000℃）激活摻雜劑并修復(fù)晶格損傷

8、高摻雜：在源漏區(qū)邊緣進(jìn)行二次離子注入，形成高摻雜濃度區(qū)域（如N+或P+），降低接觸電阻

 

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