以下文章来源于半导体材料与工艺设备
1、芯片制造
碳化硅SBD与MOSFET的基本制造方法相同，SBD结构简单、制造工艺相对简单，MOSFET的制造工艺相对复杂，以结构最简单的横向、平面型MOSFET为例说明如下：
（1）图形化氧化膜。清洗晶圆，制作一层氧化硅（SiO2）薄膜，涂布光刻胶，经过匀胶、曝光、显影等步骤形成光刻胶图形，最后通过刻蚀工艺将图形转移到氧化膜上。
（2）离子注入。将做好掩膜的碳化硅晶圆放入离子注入机，注入铝（Al）离子以形成p型掺杂区，并退火以激活注入的铝离子。移除氧化膜，在p型掺杂区的特定区域注入氮（N）离子以形成漏极和源极的n型导电区，退火以激活注入的氮离子。
（3）制作栅极。在源极与漏极之间区域，采用高温氧化工艺制作栅极氧化层，并沉积栅电极层，形成栅极（Gate）控制结构。
（4）制作钝化层。沉积一层绝缘特性良好的钝化层，防止电极间击穿。
（5）制作漏极和源极。在钝化层上开孔，并溅射金属形成漏极和源极。
2、 封装
封装（Package）是把集成电路装配为最终产品的过程。简而言之，就是把集成电路裸片（Die）放在一块起到承载作用的基板上，把管脚引出来，然后固定包装成为一个整体。封装是做成产品的最后一步，一个没有封装的功率芯片，就如一份没有包装的薯片，不但容易受潮、容易压坏，而且过几天就腐败了。
尽管碳化硅材料较硅材料在材料性能上有很大的优势，但是芯片必需封装之后才能使用，目前传统的功率器件封装技术都是为硅功率器件设计的，将其用于碳化硅功率器件时，会在使用频率、散热、可靠性等方面带来新的挑战，封装技术正成为碳化硅功率器件的技术瓶颈。
（1）分立器件
碳化硅分立器件的封装形式与常见的硅器件是相同的，如下图表所示。
（2）碳化硅MOSFET
晶圆划片后，先将芯片放置、粘结到引线框架上，然后用金丝或铝丝将芯片上的电极与引线框架上的管脚连接起来，最后用注塑机将已装片的管子进行包封。塑料外壳可以保护芯片、增强电热性能，引线框架的管脚将源极、漏极、栅极都引出，方便之后的电路接线。
半导体产业的基石是芯片，制作芯片的核心材料按照历史进程分为三代：第一代半导体材料大部分为目前广泛使用的高纯度硅，第二代化合物半导体材料包括砷化镓、磷化铟，第三代化合物半导体材料以碳化硅和氮化镓为代表。其中碳化硅因其优越的物理性能：高禁带宽度、高电导率、高热导率，有望成为未来最被广泛使用的制作半导体芯片的基础材料。SiC器件的制造是保证其优良应用的关键，本文将详细介绍SiC器件制造的离子注入工艺和激活退火工艺。
离子注入是一种向半导体材料内加入一定数量和种类的杂质，以改变其电学性能的方法，可以精确控制掺入的杂质数量和分布情况。
1、为什么采用离子注入工艺？
在功率半导体器件制造中，传统硅晶圆的P/N区掺杂可以采用扩散方式实现。但碳化硅中杂质原子的扩散常数极低，因此用扩散工艺实现选择性掺杂是不现实的，如图1所示。另一方面，离子注入的温度条件相对扩散工艺较低，同时可形成更加灵活和准确的掺杂分布。
2、如何实现碳化硅离子注入
碳化硅工艺制造过程中使用的典型高能离子注入设备主要由离子源、等离子体、吸出组件、分析磁体、离子束、加速管、工艺腔和扫描盘组成，如图2所示。
SiC离子注入通常在高温下进行，可以最大限度地减少离子轰击对晶格的破坏。对于4H-SiC晶圆，制作N型区域通常选用注入氮和磷离子实现，制作P型区域通常选用注入铝离子和硼离子实现。
为达到离子注入区域掺杂浓度均匀的目的，工程师们通常采用多步离子注入的方式调整注入区域的整体浓度分布（如图3所示）；在实际工艺制造过程中，通过调节离子注入机的注入能量和注入剂量，可以控制离子注入区域的掺杂浓度和掺杂深度，如图4.（a）和（b）所示；离子注入机在工作中通过在晶圆表面多次扫描方式对晶圆表面进行均匀离子注入，如图4.（c）所示。
3、碳化硅离子注入激活退火工艺
离子注入的浓度、分布区域、激活率、体内和表面的缺陷等是离子注入工艺的主要参数，影响这些参数结果的因素很多，有注入剂量、能量、材料的晶向、注入温度、退火温度、退火时间、环境等。与硅离子注入掺杂不同，碳化硅离子注入掺杂后，其杂质依旧很难完全电离，以4H-SiC中性区域内铝受主电离率为例，在1×1017cm-3掺杂浓度下，室温下只有约15%的受主电离率（通常硅的电离率近似为100%）。为达到高激活率和较少缺陷的目标，离子注入后会采用高温退火工序使注入时产生的无定形缺陷再结晶，使注入原子进入替代位并激活，如图5所示。目前，人们对退火过程机理的认识还有限，对退火过程的控制和深入了解是未来离子注入的研究重点之一。
离子激活退火一般有炉管退火、快速退火和激光退火等。由于SiC材料中Si原子的升华，一般退火温度不超过1800℃；退火氛围一般在惰性气体或真空中进行。不同的离子在SiC中造成不同的缺陷中心，需要不同的退火温度。从大多数的实验结果上看，可以得出退火温度越高、激活率越高的结论（如图6所示）。
目前常用碳化硅离子注入后激活退火工艺在1600℃~1700℃温度下的Ar氛围中进行，使SiC表面再结晶并激活掺杂剂，提高掺杂区域的导电特性；退火前可在晶圆表面涂敷一层碳膜进行表面保护，减小Si脱附和表面原子迁移导致的表面退化，如图7所示；退火完成后，碳膜可以通过氧化或腐蚀方式去除。
4、碳化硅离子注入和激活退火工艺带来的影响
离子注入和随后的激活退火依旧不可避免地会产生降低器件性能的缺陷：复杂的点状缺陷、堆垛层错（如图8所示）、新的位错、浅或深能级缺陷、基面位错环和现有位错的移动。由于高能离子轰击过程会对碳化硅晶圆产生应力作用，高温高能离子注入工艺会增大晶圆翘曲度。这些问题也成为碳化硅离子注入和退火工艺制造环节中重要的环节。
5、碳化硅离子注入工艺改进
（1）在离子注入区域表层保留一层薄氧化膜，减小高能离子注入对碳化硅外延表层造成注入损伤的程度，如图9.（a）所示。
（2）提高离子注入设备内靶盘质量，使晶圆与靶盘的贴合度更紧密，靶盘向晶圆的热传导性能更好，使设备对晶圆背面的加热效果更均匀，提高在碳化硅晶圆上进行高温高能离子注入的质量，如图9.（b）所示。
（3）优化高温退火设备工作过程中温度上升的速率和温度均匀性。
碳化硅与硅器件的制造方法相近，但由于碳化硅与硅材料性质不同，一些工艺存在较大差异：
（1）离子注入是最重要的工艺。
硅器件制造中可以采用扩散、离子注入的方法进行掺杂，但碳化硅器件只能采用离子注入掺杂。因为碳硅结合力较强，碳化硅中得扩散常数极低，如用扩散方法进行惨杂，碳化硅扩散温度远高于硅，此时表面的二氧化硅（SiO2）层已失去了保护作用，而且碳化硅在1800℃以上的高温中不稳定，因此不宜采用扩散法掺杂，而要用离子注入掺杂。
同样由于碳化硅的稳定性较好，离子注入时需要高温、高能，并需要更精准的离子注入浓度控制、离子注入深度控制、离子注入表面保护、注入激活退火等技术。
由于高能离子注入之后带来的晶格损伤，会使得半导体的迁移率和寿命等参数受到较为严重的影响，同时，在注入时大部分的离子并不是在替位的位置，所以为了激活注入离子并恢复迁移率等相关参数，必须在适当的时间和温度下进行退火。
碳化硅的退火温度较高，通常高于1600度，会引起表面碳化硅分解，需要用碳掩膜或氮化铝掩膜保护表面。
（2）栅极氧化层的可靠性。
碳化硅是唯一一种能通过热氧化生成二氧化硅的化合物半导体，这很有利于碳化硅器件的规模化生产、降低成本，但SiC/SiO2氧化层界面质量差也是阻碍碳化硅MOSFET进一步发展的一大障碍。
可以通过高温氧化、氧化后退火的方式来提升氧化层的界面质量。高温氧化涉及高温氧化速率研究、接触界面态密度控制技术、氧化层表面粗糙度控制技术。氧化后退火一般在含N或P的气氛中进行，含P气氛中退火可以改善界面态，降低界面态密度，但会影响阈值电压稳定性，所以用含N气氛多一些。
（3）源、漏极的欧姆接触。源、漏极存在金属与半导体接触界面，形成欧姆接触，是器件电极引出的一项重要工艺。评价欧姆接触的主要性能指标是接触电阻、表面平整度、长期稳定性，其中最重要的指标是接触电阻。对于n型和p型碳化硅，镍（Ni）和铝钛（Al/Ti）分别是标准的欧姆接触金属。
但是，为了获得较低的接触电阻（10-6Ωcm2），需要在950℃～1000℃下烧结、较高的掺杂浓度。目前对欧姆行为的物理/化学机制的了解还不够全面。
（4） 功率器件的微观结构中存在不连续的PN结，结表面存在电力线密集的现象，容易发生击穿，所以要采用结终端技术，以提高击穿电压。结终端技术主要包括场板技术、场限环技术、结终端扩展技术等。
以上仅举数例，不是全部，还有很多工艺问题还没有理想的解决办法，比如表面挖槽工艺、终端钝化工艺、栅氧层的界面态对碳化硅MOSFET器件的长期稳定性影响等。
碳化硅⼀般是先被制作成晶锭，然后经过切片、打磨、抛光得到碳化硅衬底；衬底经过外延⽣长得到外延片。外延片经过光刻、刻蚀、离⼦注⼊、沉积等步骤制造成碳化硅晶圆。将晶圆切片，经过封装得到器件，器件组合在⼀起放⼊特殊外壳中组装成模组。
碳化硅器件衬底和外延成本占比⾼达70% ，远⾼于硅基衬底。其中沉底占比50%。⾼温⾼能离⼦注⼊和高温退火是碳化硅产线的核⼼壁垒是设备。
目前SiC 离⼦注⼊设备主要由海外供应，供应商有美国应用材料AMAT 、日本爱发科ULVAC、日本NISSINON。 目前就装备⽔平来看，美国应用材料公司控制着国际上离⼦注⼊装备需求的绝⼤部分市场（ 70% 以上）。
⾼温激活设备供应商主要为德国Centrotherm、日本东横化学
SiC激光退⽕设备供应商主要为美国应用材料、日本住友、美国维易科(Veeco)、日本JSW，市场集中度约为88% 。
⾼温氧化设备主要厂商有：英国 Thermco 公司、德国 Centrothermthermal 公司等，其中代表国际先进⽔平的德国 Centrotherm 公司 Oxidator 150 型 SiC ⾼温氧化设备，其氧化温度可以达到 1350℃。
