半导体产业发展至今经历了三个阶段：第一代半导体材料以硅为代表，Si为代表的第一代半导体材料引发了集成电路为核心的微电子领域迅速发展，然而，由于硅材料的带隙较窄、电子迁移率和击穿电场较低，Si 在光电子领域和高频高功率器件方面的应用受到诸多限制；第二代半导体材料砷化镓，使半导体材料的应用进入光电子领域，尤其是在红外激光器和高亮度的红光二极管等方面；而第三代半导体材料主要是碳化硅和氮化镓。第三代半导体材料相较前两代产品性能优势显著，凭借其高效率、高密度、高可靠性等优势，在新能源汽车、通信以及家用电器等领域发挥重要作用，成为业内关注的新焦点。
第三代半导体（以SiC和GaN为主）称宽禁带半导体，禁带宽度很大，在2.2eV以上，具有高击穿电场、高饱和电子速度、高热导率、高电子密度、高迁移率等特点。虽然都是第三代半导体，就碳化硅与氮化镓对比而言，SiC相对GaN发展更早一些，所以技术成熟度相较而言更加成熟；但是有一个很大的区别是热导率，这使得在高功率应用中，SiC占据统治地位；同时由于GaN具有更高的电子迁移率，因而能够比SiC或Si具有更高的开关速度，在高频率应用领域，GaN就更有优势。这个时候就不得不聊一聊半导体芯片了，半导体芯片又分为：集成电路和分立器件。但不论是集成电路还是分立器件，其基本结构都可划分为“衬底 -外延-器件”结构，而碳化硅在半导体中存在的主要形式是作为衬底材料。
碳化硅功率器件整个生产过程主要会分为碳化硅单晶生产、外延层生产、器件制造三大步骤，分别对应产业链的衬底、外延、器件和模组三大环节。基本过程就是单晶生长，晶体加工，外延生长，离子注入，激活退火等相关工艺流程，然后就是封装过程。单晶生长的过程就是把原料变成单晶的过程。因为SiC没有熔点，而在1800℃以上就会升华，所以说制备单晶时不能用熔融生长法，应该是一个“升华—凝聚”的过程。晶体加工就是金刚线切割研磨抛光的过程，抛光是制作芯片的时候必须的工序，因为需要将表面的受损层进行平整，否则会对后续的工序影响很大。外延生长指在单晶衬底（基片）上生长一层有一定要求的、与衬底晶向相同的单晶层，犹如原来的晶体向外延伸了一段。离子注入就是离子束和材料中的原子分子进行物理和化学的相互反应，然后停留在材料中的，并引起材料表面成分、结构和性能的变化。
目前SiC器件的关键工艺之一就是欧姆接触的形成，接触大小直接影响到器件的效率，增益和开关速度等性能指标，所以说为此，选择性的掺杂技术就应运而生，目前的SiC的掺杂有两种常见方法：外延生长过程中的原位掺杂和离子注入掺杂，离子注入后为了提高激活率和减少缺陷，就必须得对SiC进行高温退火，有两个目的：1）使注入时产生的无定形缺陷再结晶；2）使注入原子离子进入替代位进行激活。但是在高温退火的过程中，退火温度超过1400℃后，SiC中的Si就会发生升华现象，使SiC表面产生一层富碳层，富碳层的出现会在SiC表面造成许多的缺陷，增大表面的粗糙度，为此解决的方法有三种：1）把经过离子注入的碳化硅放入高温下能够产生含Si气氛中，例如使用硅烷做退火时的保护气。2）就是先进行一次激活退火，在表面层形成一层富碳层或氧化层当作高温退火时候的保护层，形成密封体系来防止高温下Si的升华或者离子溢出。3）在表面制作一层高温稳定材料作为高温退火时的保护层。，在高温退火中，退火的条件非常重要，退火的温度，时间，升温速率，保护气体类型和气压。退火的温度越高，时间越长，激活率越高，但是高温会使表面形成大的起伏缺陷，也会使注入离子不断从表面逸出。
除此之外，目前最成熟的SiC晶体生长方法是物理气相输运法(PVT)，但是这种方法生长的SiC晶体存在应力和缺陷，因此，降低SiC晶体中的应力和缺陷一直是该领域的研究重点之一，而退火处理是降低应力和缺陷的有效方法。深圳市拉普拉斯能源技术有限公司通过一年多的研发和验证，在原有成熟卧式和立式管式炉设备基础上，今年9月正式推出应用于第三代半导体SiC/GaN材料的Bhadra™BHA200系列超高温退火炉，能很好的适用于SiC、GaN等各类器件的高温退火活化。经过分析高温退火处理后对SiC晶片面表面形貌的影响，结果表明，高温退火处理对SiC晶片表面的结构存在着“刻蚀+碳化”的双重效应。SiC晶片表面在高温下首先会发生刻蚀效应，形成半个至一个单胞高度的台阶结构，退火温度过高或退火时间增加时，碳化效应占据主导作用，SiC晶片表面的Si原子就会大量溢出，在晶片表面形成一层石墨结构，可有效提高器件的可靠性和成品率。
拉普拉斯Bhadra™BHA200退火炉
主要技术指标：
（1） 最大适应退火尺寸：Ф150mm（满足4”,6”晶片）
（2） 最大载片量：50片/批；
（3） 最高加热温度：2200℃；
（4） 典型工艺温度：1000℃-2050℃；
（5） 恒温区长度：300mm；
（6） 控温温度≤±1℃/24h；
（7） 极限真空度：≤0.5Pa；
拉普拉斯公司简介：
深圳市拉普拉斯能源技术有限公司致力于成为泛半导体领域国产高端制造装备与解决方案的引领者，产品包括低压硼扩散炉，低压磷扩散炉，氧化炉，退火炉，超高温SiC退火炉，超高温SiC氧化炉，LPCVD，PECVD VEGA，PECVD TWIN，PEALD，组件贴膜，配套自动化等。公司目前在深圳已建成研发，制造和运营总部，并已在无锡设立拉普拉斯（无锡）半导体科技有限公司，规划了90亩的制造中心，以解决客户端技术难点、规模制造，智能制造等问题为己任，欢迎行业内朋友莅临拉普拉斯指导工作。
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