硅基MOS管制造的八大核心工艺步骤解析

行业背景

随着新能源汽车、5G、AI等新型应用领域爆发，MOS管在电机驱动等场景需求也随之激增，国产替代加速，对MOS管的工艺和性能提出了更高的要求。作为重要的分立元器件之一，如此微小而精密的电子元器件是如何生产的呢？其中又涉及到哪些高科技工艺？今天合科泰带您进入MOS管的微观世界。

 

MOS管的构成与原理

MOS管全称是MOSFET，核心结构包括半导体基地、绝缘层、栅极、源极与漏极、寄生二极管。通过电场调控和半导体特性协同，可以实现高效的电能控制与信号放大功能。半导体基地（衬底）作为载体，栅极施加电压后，绝缘层下方电场可在衬底表面形成导电沟道；源极注入载流子，漏极收集载流子导通电流，通过寄生二极管固定封装极性，简化电路设计。

 

MOS管制造工艺流程

MOS管的制作流程复杂且精密，主要涉及到7个大的流程，衬底准备、氧化层形成、光刻与栅极制作、源漏区掺杂、退火处理、金属化与互连。根据不同结构的制作内容进行分类说明如下。

1、材料选择：选择高纯度的单晶硅，使用机械抛光和化学清洗的方式去除表面杂质。

2、预处理：去除杂质的硅片需经过退火以及氧化处理，可形成初始氧化层增强表面的稳定性，比如二氧化硅。

3、热氧化：把硅片放置到高温炉，其中通入氧气和水蒸气，可以生成通常厚度为20-300nm的二氧化硅绝缘层。

4、化学气相沉积CVD：通过气体反应物在硅的表面沉积二氧化硅，可以用在形成栅氧化层或者场氧化层。

5、多晶硅沉积：用CVD或者PVD的方法在在绝缘层上沉积厚度约200-300nm的多晶硅层。

6、光刻与刻蚀：涂覆光刻胶并曝光掩膜图案，显影后保留栅极区域的多晶硅；干法刻蚀去除多余多晶硅，形成栅极结构。

7、离子注入：通过光刻定义源漏区窗口，注入磷（N型）或硼（P型）离子，形成低掺杂浓度区域（LDD区）高温退火（约1000℃）激活掺杂剂并修复晶格损伤

8、高掺杂：在源漏区边缘进行二次离子注入，形成高掺杂浓度区域（如N+或P+），降低接触电阻

 

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