VDMOS功率器件用200mm硅外延片工艺研究

200 mm尺寸的硅外延片是制备VDMOS功率器件的关键材料,其均匀性、结晶质量等材料技术指标与器件耐压、正向导通特性等电学性能密切相关,因此对大尺寸外延层的参数控制水平提出了严格要求。但由于反应区域面积较大、涉及反应因素条件较多,传统外延工艺下边缘参数偏离目标值5%～10%,无法满足器件要求,各项工艺条件的配合度成为亟待解决的技术问题。通过外延系统流场和热场的优化,可将外延片内的厚度和电阻率不均匀性控制在3%以内,并且结晶质量良好,实现了高质量200 mm硅外延片的生长。     

桶式外延炉吹扫工艺改善外延层电阻率均匀性的研究

随着硅外延片在器件制造领域应用的不断扩展,对用于制作器件的外延片的要求也越来越高,其中最重要的是准确控制外延层电阻率及其均匀性。由于衬底自掺杂与系统杂质因素的影响,使得外延层电阻率的控制十分困难,同时电阻率均匀性也大大降低。通过对外延生长过程中外延层表面气体边界层的原理进行分析,提出了变流量吹扫工艺,减少边界层中杂质浓度,制备出电阻率均匀性好的外延片。     

高阻外延层电阻率均匀性控制技术分析

随着高频大功率器件的广泛应用,对用于制作器件的外延片的要求也越来越高,其中最重要的是外延层电阻率.为了提高器件的工作频率与工作电压,要求外延层电阻率要高,电阻率均匀性要好.而高阻外延层的电阻率由于受到自掺杂与系统杂质的影响,很难获得好的电阻率均匀性.通过对外延生长过程中杂质的引入,以及不同杂质的来源及特点进行深入分析,针对不同杂质来源的控制提出有效的解决方法,保障了生长出电阻率均匀性好的高阻外延层.     

500 V高压平面功率VDMOS场效应晶体管结构参数优化

击穿电压是VDMOS器件的重要构造参数之一,它和漏极最大电流IDMAX一同限制了该器件的运转范围.由于击穿电压的范围随功率器件运用范围的不同而出现较大差异,故本文利用Silvaco-TCAD的仿真平台对设定击穿电压为500 V的VDMOS进行结构参数设计与优化.首先对VDMOS设计出合适的外延层参数即外延层掺杂浓度NB和外延层厚度W_e;然后用ATHENA软件对VDMOS进行工艺仿真,得出结果:对VDMOS进行提取的各结构参数与预计相符;最后又通过ATLAS软件对VDMOS的转移特性,击穿特性及输出特性进行仿真,得到的阈值电压及击穿电压与所要求的数值吻合.因此,通过对500 V VDMOS结构参数的优化和改进,从而实现高性能VDMOS器件的高可靠性.     

VDMOS功率器件的优化设计与研制

讨论了VDMOS功率器件的外延层结构,结终端技术,芯片背面多层金属化的优化设计理论与器件制造工艺技术;导出了BV_(DS)≥500V,I_(DS)≥IA的VDMOS外延层结构参数和终端结构模型与参数,给出了芯片背面多层金属化的工艺条件和制造VDMOS芯片的集成电路平面工艺流程.     

薄层高阻硅外延制备工艺研究

轻掺硅外延层/重掺衬底结构作为现代电力电子器件的关键基础材料,其厚度均匀性、电阻率均匀性等关键参数与所制器件的性能密切相关。通常基于重掺衬底的轻掺硅外延层,电阻率比厚度数值至少会低1个数量级,可以有足够的反应时间爬升到稳定轻掺态。但在特定的应用领域,所需外延层电阻率高于厚度数值2倍以上,并且要求电阻率、厚度参数控制精确。传统外延工艺中电阻率受自掺杂影响,爬升速率缓慢,均匀性始终不能达到预期目标。基于外延掺杂机理,通过设计低温外延生长、基座包硅等多种手段,可有效抑制系统自掺杂干扰,实现了硅外延层厚度不均匀性1.5%,电阻率不均匀性2%的研制目标。     

低压VDMOSFET的设计与研制

对击穿电压为60 V,导通电阻为10 mΩ VDMOSFET进行了优化设计.给出了外延层电阻率,外延层厚度,单胞尺寸等的优化设计方法和具体值.提出了多晶硅场板结构的终端理论和终端设计,使该器件既满足指标要求又能最低限度的降低成本.     

pe3061外延炉生长滑移线控制工艺分析

滑移线产生于外延生长过程和升降温过程,片内某些点的应力总值大于外界临界应力总值。生长过程中伴随着生长应力(机械应力),升降温过程带有热应力。生长应力的成因是由于衬底中心到边缘的淀积速率不同导致淀积厚度不均匀。对于pe3061型号外延炉来说,它拥有平板炉的厚度均匀性优势,同时也有腔体小、生产周期短、成本低等优点,在生长20~50,μm厚度的外延片时具有最佳的工作效率及最经济的使用成本。以104号机台为切入点,对现有的VDMOS产品的滑移线问题,采用单一变量法展开试验分析,并加以工艺手段的调节,改善了掺Sb衬底厚层产品的滑移线缺陷,取得了显著成效。     

低功耗肖特基整流器件用200mm高均匀性硅外延层生长工艺研究

200 mm硅外延片是肖特基器件的关键支撑材料,但是大尺寸硅外延层生长面临反应面积大,易受热流场扰动影响的问题,导致采用传统外延工艺始终未实现预期目标。本文利用Centura外延炉,在200 mm的硅单晶衬底上化学气相沉积(CVD)了结晶质量良好且高均匀性的外延层,外延层厚度不均匀性<1.0 %,电阻率不均匀性<1.1 %,无滑移线、雾等缺陷。实验利用光学显微镜、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、汞探针电容-电压测试仪(Hg-CV)等测试设备分别研究了外延层的表面形貌、厚度和电阻率等参数。通过精确调节外延炉内的热场和流场分布,结合设计附面层杂质稀释、基座浅层包硅等技术,解决了参数一致性与稳定性问题,实现了高质量200 mm的硅外延层。     

低功耗肖特基整流器件用200 mm高均匀性硅外延层生长工艺

200 mm硅外延片是肖特基器件的关键支撑材料,但是大尺寸硅外延层生长面临反应面积大、易受热流场扰动影响的问题,导致采用传统外延工艺始终未实现预期目标。利用Centura外延炉,在200 mm的硅单晶衬底上化学气相沉积(CVD)了结晶质量良好且高均匀性的外延层,外延层厚度不均匀性1. 0%,电阻率不均匀性1. 1%,无滑移线、雾等缺陷。实验利用光学显微镜、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、汞探针电容-电压测试仪(Hg-CV)等测试设备分别研究了外延层的表面形貌、厚度和电阻率等参数。通过精确调节外延炉内的热场和流场分布,结合设计附面层杂质稀释、基座浅层包硅等技术,解决了参数一致性与稳定性问题,实现了高质量200 mm的硅外延层。     

重掺衬底/轻掺硅外延层制备工艺研究

轻掺硅外延层/重掺衬底的过渡层结构、厚度均匀性、电阻率均匀性等关键参数与所制器件的性能密切相关.通常基于重掺衬底的轻掺硅外延层,电阻率比厚度数值至少会低一个数量级,可以有足够的反应时间攀升到稳定轻掺态.但在光电探测应用领域,所需外延层电阻率高于厚度数值2倍以上,并且要求电阻率、厚度参数控制精确,均匀性好、过渡层窄,晶格...     

SiCl_4-H_2体系低压硅外延的研究

应用SiCl_4氢还原法,在改进的常压卧式感应加热系统中进行了低压硅外延生长。生长温度为1050℃—1150℃,压力为160—80乇。对外延层的测试结果表明:低压外延在抑制自掺杂、改善外延层电阻率和厚度的均匀性,减少埋层图型漂移有明显的效果。所作的外延片已成功地用于半导体器件的制造中。     

汞探针容-压法硅外延测试

大量分立元件和集成电路是在硅外延片上制造的。外延层的电阻率及其分布情况极大地影响着元件的电参数:n/n~ 外延层电阻率太高会使h_(FE)和f_T的峰值电流降低;n/p外延层电阻率太高会使p-n结隔离线性电路bs穿通,外延层电阻率太低又会降低击穿电压;而采用n~-/n/n~ 结构的外延片制管以解决大电流h_(FE)和击穿电压之间的矛盾时,更要求测准n~-层的厚度和n层的电阻率。目前生产厂广泛采用三探针测外延层电阻率,     

功率VDMOS器件的新型SPICE模型

为解决垂直双扩散金属氧化物半导体(VDMOS器件)模型精确度差的问题,建立了一套新的VDMOS模型.与其他模型相比,该模型在VDMOS器件源极、漏极、栅极3个外部节点的基础上,又增加了4个内部节点,从而将VDMOS器件视为1个N沟道金属氧化物半导体(NMOS)与4个电阻的串联.采用表面势建模的原理计算了积累区的电阻,并对寄生结型场效应晶体管(JFET)耗尽及夹断2种状态进行分析,计算出寄生JFET区的电阻.分别考虑VDMOS器件外延层区与衬底区的电流路径,建立了这2个区域的电阻模型.模型仿真值与器件测试值的比较结果表明,该模型能够准确拟合VDMOS器件线性区、饱和区及准饱和区的电学特性.     

一种重掺衬底上生长硅外延层的工艺研究

随着肖特基势垒二极管对反向击穿电压一致性指标要求的进一步严格,对所需重掺衬底的硅外延层厚度和电阻率参数的均匀性指标提出了更高的要求。同时,为满足肖特基势垒二极管低正向压降的性能,对外延层过渡区宽度的控制难度加大。使用PE-2061S桶式外延炉,通过综合采取低温本征法、变流吹扫及低速外延沉积等工艺手段,成功实施了重掺衬底上窄过渡区硅外延层的生长工艺,硅外延层厚度和电阻率不均匀性均达到1.5%的要求,而且过渡区宽度可以1.6μm。     

PIN光电探测器用反外延片工艺研究

创新性使用反外延法工艺,介绍了适用于制备近红外波段PIN光电探测器的硅外延材料的研制工艺,在区熔单晶抛光片上进行重掺导电层和支撑层的外延层制备。通过对硅源流量与掺杂剂浓度的精确控制,实现了快速外延生长和高浓度掺杂。通过精细的后期加工工艺,将高阻区熔层加工为厚度和表面质量均满足器件要求的有源层。结果显示,采用反外延法工艺得到的反外延材料片应用到PIN光电二极管中,不仅节省器件制备中的工艺程序,而且大大提高了器件耐压性。     

退火对SOI材料电阻率的影响

在SIMOX SOI材料外延生长硅层时,存在电阻率较高的过渡层.对衬底研究表明,SOI层呈现高阻.采取不同温度对衬底进行退火,结果表明:合适的温度退火可以明显降低SOI层电阻率,对外延硅层后的SOI材料进行退火,也可以部分降低外延层电阻率,减少外延层中高阻层厚度.     

30伏P沟VDMOS场效应管的设计

对于IRF7705型30伏P沟VDMOSFET进行了结构优化设计.给出了该器件的纵向结构和横向结构参数及材料的物理参数.较系统地分析了VDMOSFET的几个重要参数,重点讨论了P沟VDMOSFET的外延层电阻率、外延层厚度、N体区扩散浓度以及各个参数之间的关系,对该类器件的实际生产有一定的指导作用.     

CVD法制备高质量硅外延片的工艺研究

本文采用化学气相沉积(CVD)法在单晶硅衬底上沉积硅外延层,同时研究了沉积工艺对外延层电阻率和厚度的影响规律。研究发现采用H2气变流量吹扫后可以有效抑制非主动掺杂,提高外延层电阻率的均匀性;衬底表面气流边界层厚度会对外延层的沉积速率有显著的影响。通过对沉积工艺的控制可以得到电阻率和厚度均匀性良好的硅外延层。     

功率VDMOS器件用N/N~＋型外延层过渡区的研究

该文主要对VDMOS器件用N/N＋型外延层工艺进行了分析,从造成过渡区展宽的三种因素进行了重点分析,并采用不同的工艺条件进行了相关的对比试验和研究,总结了外延层过渡区工艺规律并提出了改善方案。