close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY13060

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.04.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
H 01L 21/02
H 01L 29/66
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДИОДА ШОТТКИ
(21) Номер заявки: a 20080636
(22) 2008.05.19
(43) 2008.12.30
(71) Заявитель: Производственное республиканское унитарное предприятие "Завод Транзистор" (BY)
(72) Авторы: Турцевич Аркадий Степанович; Глухманчук Владимир Владимирович; Солодуха Виталий
Александрович; Шамягин Виктор
Павлович; Соловьев Ярослав Александрович; Токарев Владимир Васильевич (BY)
BY 13060 C1 2010.04.30
BY (11) 13060
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Производственное
республиканское унитарное предприятие "Завод Транзистор" (BY)
(56) BY 9449 С1, 2007.
BY 10443 С1, 2008.
BY 8380 С1, 2006.
RU 2134467 C1, 1999.
JP 2001068689 A, 2001.
JP 2001077379 A, 2001.
JP 8316180 A, 1996.
(57)
Способ изготовления диода Шоттки, включающий создание геттерирующего слоя
двухсторонним полированием сильнолегированной кремниевой подложки n-типа проводимости свободным абразивом с последующим полированием планарной стороны подложки, нанесение на планарную сторону подложки слаболегированного эпитаксиального
слоя n-типа проводимости, окисление, формирование в эпитаксиальном слое охранного
кольца p-типа проводимости, вскрытие в окисле кремния окна, формирование углубления
в эпитаксиальном слое, формирование в окне барьерного слоя электрода Шоттки, создание металлизации электрода Шоттки, удаление геттерирующего слоя шлифовкой непланарной стороны подложки, создание металлизации непланарной стороны подложки,
отличающийся тем, что формирование охранного кольца p-типа проводимости осуществляют диффузией бора из неограниченного источника путем подъема температуры от
первоначального уровня до 950-1000 °С в инертной среде, выдержки в данных условиях в
течение 30-70 минут, понижения температуры до первоначального уровня в окислительной среде, удалением боросиликатного стекла, отжигом при температуре 1040-1060 °С в
инертной среде в течение 120-180 минут с последующим пирогенным окислением при
BY 13060 C1 2010.04.30
температуре 980-1020 °С в течение 40-80 минут, а после вскрытия в окисле кремния окна
проводят ионное легирование непланарной стороны подложки ионами гелия или водорода
энергией 100-150 кэВ дозой 1013-1015 см-2 с последующим отжигом в инертной среде при
температуре 550-650 °С в течение 2-6 часов.
Изобретение относится к электронной технике, а более конкретно - к технологии изготовления диодов Шоттки, и может быть использовано в изделиях силовой электроники,
устойчивых к воздействию статического электричества.
Известен способ изготовления диода Шоттки [1], включающий окисление сильнолегированной кремниевой подложки n-типа проводимости со сформированным слаболегированным эпитаксиальным слоем того же типа проводимости, формирование в
эпитаксиальном слое охранного кольца p-типа проводимости, вскрытие в окисле кремния
окна, формирование в окне барьерного слоя электрода Шоттки, формирование металлизации электрода Шоттки, формирование металлизации непланарной стороны подложки.
Однако из-за отсутствия геттерирующего слоя и невоспроизводимого состояния границы раздела барьерного слоя электрода Шоттки с кремнием, обусловленного наличием естественного окисла кремния, органических загрязнений, адсорбированных газов и
химических соединений, что приводит к неоднородному протеканию тока по площади из-за
наличия локальных неоднородностей барьера Шоттки. Поэтому данный способ характеризуется большими токами утечки, снижением обратного напряжения и плохой устойчивостью диодов Шоттки к воздействию статического электричества напряжением более 2 кВ.
Известен способ изготовления диода Шоттки [2], включающий окисление сильнолегированной кремниевой подложки n-типа проводимости со сформированным слаболегированным эпитаксиальным слоем того же типа проводимости, формирование в
эпитаксиальном слое охранного кольца р-типа проводимости ионным легированием бором с последующей диффузией, вскрытие в окисле кремния окна, формирование углубления в эпитаксиальном слое величиной 0,05-0,5 мкм, формирование в окне барьерного слоя
электрода Шоттки, формирование металлизации электрода Шоттки, формирование металлизации непланарной стороны подложки.
Формирование в данном способе углубления в эпитаксиальном слое позволяет значительно улучшить однородность выпрямляющего контакта барьерного слоя электрода
Шоттки с кремнием и тем самым повысить обратное напряжение диода Шоттки и его устойчивость к воздействию статического электричества. Однако из-за отсутствия геттерирующего слоя данный способ характеризуется большой величиной обратных токов. Кроме
того, из-за использования при формировании охранного кольца p-типа проводимости
ионного легирования бором данный способ характеризуется недостаточной величиной
обратного напряжения, плохой его воспроизводимостью и устойчивостью к воздействию
статического электричества напряжением более 4 кВ.
Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является способ изготовления диода Шоттки [3], включающий создание геттерирующего слоя двухсторонним полированием сильнолегированной кремниевой подложки n-типа проводимости свободным
абразивом с последующим полированием планарной стороны подложки, нанесение на
планарную сторону подложки слаболегированного эпитаксиального слоя того же типа
проводимости, окисление, формирование в эпитаксиальном слое охранного кольца р-типа
проводимости, вскрытие в окисле кремния окна, формирование углубления в эпитаксиальном слое, формирование в окне барьерного слоя электрода Шоттки, создание металлизации электрода Шоттки, удаление геттерирующего слоя шлифовкой непланарной
стороны подложки, создание металлизации непланарной стороны подложки.
Создание геттерирующего слоя двухсторонним полированием сильнолегированной
кремниевой подложки n-типа проводимости позволяет уменьшить обратный ток диода
2
BY 13060 C1 2010.04.30
Шоттки. Однако из-за слабой мощности геттера данный способ также характеризуется
большими обратными токами. Кроме того, использование в данном способе при формировании охранного кольца p-типа проводимости ионного легирования бором также обусловливает недостаточную величину обратного напряжения и его воспроизводимость,
плохую устойчивость диодов Шоттки к воздействию статического электричества напряжением более 4 кВ.
В основу изобретения положена задача уменьшения обратного тока, повышения обратного напряжения и улучшения устойчивости диодов Шоттки к воздействию статического электричества.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе изготовления диода Шоттки,
включающем создание геттерирующего слоя двухсторонним полированием сильнолегированной кремниевой подложки n-типа проводимости свободным абразивом с последующим полированием планарной стороны подложки, нанесение на планарную сторону
подложки слаболегированного эпитаксиального слоя n-типа проводимости, окисление,
формирование в эпитаксиальном слое охранного кольца p-типа проводимости, вскрытие в
окисле кремния окна, формирование углубления в эпитаксиальном слое, формирование в
окне барьерного слоя электрода Шоттки, создание металлизации электрода Шоттки, удаление геттерирующего слоя шлифовкой непланарной стороны подложки, создание металлизации непланарной стороны подложки, формирование охранного кольца p-типа
проводимости осуществляют диффузией бора из неограниченного источника путем подъема температуры от первоначального уровня до 950-1000 °С в инертной среде, выдержки
в данных условиях в течение 30-70 минут, понижения температуры до первоначального
уровня в окислительной среде, удалением боросиликатного стекла, отжигом при температуре 1040-1060 °С в инертной среде в течение 120-180 минут с последующим пирогенным
окислением при температуре 980-1020 °С в течение 40-80 минут, а после вскрытия в окисле кремния окна проводят ионное легирование непланарной стороны подложки ионами
гелия или водорода энергией 100-150 кэВ дозой 1013-1015 см-2 с последующим отжигом в
инертной среде при температуре 550-650 °С в течение 2-6 часов.
Сопоставительный анализ предполагаемого изобретения с прототипом показал, что
заявляемый способ отличается от известного тем, что формирование охранного кольца
р-типа проводимости осуществляют диффузией бора из неограниченного источника путем
подъема температуры от первоначального уровня до 950-1000 °С в инертной среде, выдержки в данных условиях в течение 30-70 минут, понижения температуры до первоначального уровня в окислительной среде, удалением боросиликатного стекла, отжигом при
температуре 1040-1060 °С в инертной среде в течение 120-180 минут с последующим пирогенным окислением при температуре 980-1020 °С в течение 40-80 минут, а после
вскрытия в окисле кремния окна проводят ионное легирование непланарной стороны подложки ионами гелия или водорода энергией 100-150 кэВ дозой 1013-1015 см-2 с последующим отжигом в инертной среде при температуре 550-650 °С в течение 2-6 часов.
Решение поставленной задачи объясняется следующим образом. При анализе отказов
диодов Шоттки после воздействия статического электричества установлено, что причиной
отказов является поверхностный пробой p-n-перехода по наружному периметру охранного
кольца p-типа проводимости. Из уровня техники известно, что наибольшая напряженность электрического поля p-n-перехода наблюдается в его цилиндрической части и увеличивается с уменьшением ее радиуса [4]. При формировании охранного кольца ионным
легированием бором с последующим отжигом наблюдается преимущественная диффузия
бора вглубь эпитаксиального слоя. Это обусловлено отсутствием боковой составляющей
имплантации под маску окисла кремния, а также радиационным стимулированием диффузии вглубь за счет дефектов кристаллической решетки, внесенных ионным легированием.
Таким образом, в способе-прототипе наблюдается уменьшение радиуса цилиндрической
части охранного кольца и, следовательно, величины обратного напряжения. Кроме того, в
3
BY 13060 C1 2010.04.30
способе-прототипе концентрация бора в охранном кольце является низкой. Поэтому наличие встроенного положительного заряда в окисле кремния приводит к инверсии типа проводимости в его приповерхностной части, где и локализуется пробой. При формировании
p-n-перехода охранного кольца двухстадийной диффузией бора, включающей загонку
примеси из неограниченного источника с последующей разгонкой, решаются сразу две
проблемы. Во-первых, диффузия бора вглубь эпитаксиального слоя и под маску окисла
происходит с одинаковой скоростью, а значит, радиус закругления p-n-перехода будет равен глубине его залегания, что позволяет достигнуть теоретического предела величины
обратного напряжения для цилиндрической части p-n-перехода. Во-вторых, поверхностная концентрация бора после двухстадийной диффузии будет в несколько раз выше, чем
после ионного легирования с последующим отжигом, что снижает вероятность пробоя pn-перехода охранного кольца в приповерхностной части.
Диффузия бора из неограниченного источника путем подъема температуры от первоначального уровня до 950-1000 °С в инертной среде, выдержки в данных условиях в течение 30-70 минут, понижения температуры до первоначального уровня в окислительной
среде необходима для создания легированной бором области кремния с концентрацией
примеси на уровне предельной растворимости бора в кремнии (загонки примеси). Подъем
температуры от первоначального уровня до 950-1000 °С в инертной среде необходимо
проводить для предотвращения окисления поверхности кремния, препятствующего растворению бора кремнием. Если процесс загонки производить без предварительного нагрева либо с нагревом в окислительной среде, то образующийся на поверхности слой окисла
кремния будет препятствовать загонке, что приведет к снижению поверхностной концентрации бора, приводящей к снижению обратного напряжения диода Шоттки и ухудшению
устойчивости к воздействию статического электричества. При температуре загонки 9501000 °С в инертной среде наблюдается максимальная растворимость бора в кремнии, а
инертная среда обеспечивает отсутствие окисла кремния на поверхности, препятствующего растворению бора. Если температура диффузии бора из неограниченного источника
будет менее 950 °С, а время - менее 30 минут, то на поверхности не будет сформирован
слой с достаточно большой степенью легирования бором. Это обусловит низкую поверхностную концентрацию бора в охранном кольце, что приведет к снижению обратного напряжения и ухудшению устойчивости диода Шоттки к воздействию статического
электричества. Если температура диффузии бора из неограниченного источника будет более 1000 °С, а время - более 70 минут, то сформированный на поверхности слой будет характеризоваться высокой дефектностью, что приведет к снижению обратного напряжения,
выхода годных и ухудшению устойчивости диодов Шоттки к воздействию статического
электричества.
Понижение температуры до первоначального уровня в окислительной среде проводят
для образования на поверхности кремния боросиликатного стекла с минимальным содержанием борного ангидрида. Если понижение температуры до первоначального уровня
проводить в инертной среде, то в боросиликатном стекле будет наблюдаться повышенное
содержание борного ангидрида над областями p-типа проводимости, что затрудняет его
удаление из-за низкой скорости травления. Это приводит к невоспроизводимости параметров и ухудшению устойчивости диода Шоттки к воздействию статического электричества.
Удаление боросиликатного стекла (БСС) проводят для повышения воспроизводимости
параметров диодов Шоттки. Если удаление БСС не проводится, то при вскрытии окна в
окисле кремния из-за низкой скорости травления БСС будет наблюдаться невоспроизводимость параметров и ухудшение устойчивости диода Шоттки к воздействию статического электричества.
Отжиг при температуре 1040-1060 °С в инертной среде в течение 120-180 минут проводят для формирования требуемой глубины залегания p-n-перехода охранного кольца
4
BY 13060 C1 2010.04.30
(разгонки бора). Если отжиг проводить менее 120 минут при температуре менее 1040 °С,
то глубина залегания p-n-перехода охранного кольца будет слишком мелкой для получения воспроизводимой величины обратного напряжения и устойчивости диода Шоттки к
воздействию статического электричества. Если отжиг проводить более 180 минут при
температуре более 1040 °С, то глубина залегания p-n-перехода охранного кольца будет
слишком большой, а поверхностная концентрация бора в охранном кольце пониженной,
что приведет к снижению величины обратного напряжения и ухудшению устойчивости
диода Шоттки к воздействию статического электричества. Если отжиг проводить в окислительной среде, то поверхностная концентрация бора в охранном кольце будет слишком
малой вследствие перераспределения бора между кремнием и окислом кремния. Это также приводит к ухудшению устойчивости диода Шоттки к воздействию статического электричества.
Пирогенное окисление при температуре 980-1020 °С в течение 40-80 минут проводят
для формирования слоя окисла кремния требуемой толщины. Если пирогенное окисление
проводить менее 40 минут при температуре менее 980 °С, то толщина полученного слоя
окисла будет недостаточной, что приведет к снижению выхода годных, что экономически
нецелесообразно. Если пирогенное окисление проводить более 80 минут при температуре
более 1020 °С, то произойдет обеднение поверхностной области охранного кольца бором
вследствие перераспределения бора между кремнием и окислом кремния, что приводит к
ухудшению устойчивости диода Шоттки к воздействию статического электричества.
Ионное легирование непланарной стороны подложки ионами водорода или гелия
энергией 100-150 кэВ дозой 1013-1015 ат/см2 создает геттерирующий слой, который при
термической активации оттягивает на себя быстродиффундирующие примеси и дефекты
кристаллической решетки из объема кремниевой подложки и эпитаксиального слоя. Это
снижает ток генерации носителей заряда в области обеднения диода Шоттки и повышает
совершенство кристаллической структуры кремния на границе раздела с барьерным слоем
электрода Шоттки. Как следствие, обратный ток диодов Шоттки уменьшается, а выход
годных увеличивается. Если энергия ионов составляет менее 100 кэВ, а доза - менее
1013 ат/см2, то созданный геттерирующий слой не будет обладать достаточной эффективностью, а значит, положительного эффекта наблюдаться не будет. При энергии ионов более 150 кэВ и дозе более 1013 ат/см2 дальнейших улучшений наблюдаться не будет, что
экономически нецелесообразно.
Выполнение ионного легирования ионами водорода или гелия после вскрытия в окисле кремния окна обусловлено следующими причинами. Во-первых, на данной стадии изготовления диода Шоттки уже выполнены все высокотемпературные операции окисления
и диффузии, которые генерируют дефекты кристаллической решетки, а также резко снижается эффективность геттерирующего слоя. Во-вторых, на данной стадии изготовления
на обратной стороне кремниевой подложки отсутствует слой окисла кремния, который
препятствует имплантации ионов водорода или гелия непосредственно в кремний.
Проведение отжига при температуре 550-650 °С в среде азота или аргона в течение 26 часов перед формированием углубления в эпитаксиальном слое выполняют для активации геттерирующего слоя после ионного легирования ионами водорода или гелия. Если
отжиг проводить после формирования углубления в эпитаксиальном слое, то вместе с
эпитаксиальным слоем травлению будет подвергаться и обратная сторона подложки, а
значит, геттерирующий слой будет удален до его активации.
Сущность изобретения поясняется фигурой, где изображен поперечный разрез диода
Шоттки, изготовленного согласно заявляемому способу.
Предложенный способ формирования структуры, изображенной на фигуре, может
быть применен для изготовления диодов Шоттки с пробивными напряжениями от 20 до
200 В. В качестве примера показано его применение для изготовления диода Шоттки SB
240. Сначала исходную подложку монокристаллического кремния (1), легированного
5
BY 13060 C1 2010.04.30
мышьяком, с удельным сопротивлением 0,003 Ом⋅см и ориентацией (111) подвергают
двухстороннему полированию на станке двухсторонней полировки СДП-100 винилискожей замшевой галантерейной с абразивной суспензией алмазной пасты АСМ 3/2 ПОМГ в
смеси трансформаторного масла и этилового спирта. Затем проводят химикомеханическое полирование планарной стороны подложки на станке типа "Ладья". После
этого на установке эпитаксиального наращивания "Эпиквар" восстановлением тетрахлорида кремния водородом на планарную сторону подложки наносят эпитаксиальный слой
n-типа проводимости (2) толщиной 4,5-5,0 мкм и удельным сопротивлением 0,590,68 Ом⋅см. Далее проводят окисление полученной структуры в диффузионной системе
"Оксид 3ПО" при температуре 950 °С до толщины окисла кремния (3) 0,35-0,41 мкм. Фотолитографией производится вскрытие окна в окисле для формирования охранного кольца. Затем проводят диффузию бора из твердых источников бора (загонку бора)
следующим образом [5]. Твердые источники бора размещают напротив кремниевых пластин в кварцевой лодочке, кварцевую лодочку с размещенными на ней кремниевыми пластинами и твердыми источниками бора загружают в кварцевый реактор
термодиффузионной системы СДОМ 3/100 с первоначальным уровнем температуры
850 °С, выдерживают при данной температуре в потоке азота, нагревают до температуры
диффузии в потоке азота, проводят диффузию бора в течение требуемого времени в потоке азота, охлаждают в потоке азота с кислородом до первоначального уровня температуры
и выгружают из кварцевого реактора термодиффузионной системы. После этого с пластин
удаляют боросиликатное стекло в водном растворе плавиковой кислоты HF : Н2О = 1 : 3.
Далее пластины загружают в кварцевый реактор термодиффузионной системы "ОКСИД3ПО" с первоначальным уровнем температуры 850 °С в потоке азота, повышают температуру реактора до заданной в потоке азота, проводят отжиг при данной температуре в среде
азота в течение требуемого времени, понижают температуру и проводят пирогенное окисление (окисление в среде кислорода, увлажненного сжиганием в нем водорода) в течение
требуемого времени, снижают температуру до первоначального уровня и выгружают пластины из реактора. В результате формируется охранное кольцо p-типа проводимости (4) с
глубиной залегания 1,0-1,5 мкм и поверхностным сопротивлением 50-90 Ом/кв., а толщина сформировавшегося окисла (3) составляет 0,3-0,5 мкм. После этого фотолитографией
вскрывается окно в окисле кремния (3), проводится ионное легирование непланарной стороны подложки ионами водорода или гелия с последующим отжигом структуры в инертной среде в термодиффузионной системе СДОМ 3/100. Далее в эпитаксиальном слое
формируется углубление величиной 0,25 мкм, на установке вакуумного напыления "Оратория 29" наносится слой молибдена толщиной 0,3 мкм, фотолитографией в окне окисла
кремния формируется барьерный слой электрода Шоттки (5). Затем последовательным
напылением слоя алюминия толщиной 1,5 мкм, а также слоев титана, сплава никельванадий и серебра с последующей фотолитографией формируют металлизацию электрода
Шоттки (6). После этого непланарную сторону подложки шлифуют до толщины 250350 мкм и последовательным нанесением слоев титана, сплава никель-ванадий и серебра
формируют металлизацию непланарной стороны подложки (7).
Результаты сравнительных испытаний диодов Шоттки, изготовленных согласно предлагаемому способу, в зависимости от режимов диффузии бора из неограниченного источника представлены в табл. 1.
6
BY 13060 C1 2010.04.30
Таблица 1
Среда
Температура,
°С
Понижение
Время, мин
Среда
Температура,
°С
№
п/п
Выдержка
Среда
Температура,
°С
Подъем
ВГ/ВГп1
Обратное напряжение, В2
Стойкость к воздействию статического
электричества3
Сравнительные характеристики диодов Шоттки в зависимости
от режимов диффузии бора
1
850→925 Инертная 925 Инертная 20 925→850
Окисли1,01 47
тельная
Нет
2
850→950 Инертная 950 Инертная 30 950→850
Окисли1,12 51
тельная
Есть
3
850→970 Инертная 970 Инертная 50 970→850
Окисли1,18 53
тельная
Есть
4 850→1000 Инертная 1000 Инертная 70 1000→850
Окисли1,13 52
тельная
Есть
5 850→1050 Инертная 1050 Инертная 90 1050→850
Окисли0,83 45
тельная
Нет
Не проводится
6
7
850→970
970 Инертная 50
Не проводится
ОкислиОкисли970
90 970→850
тельная
тельная
0,93 43
Нет
Инерт0,96 46
ная
Нет
Ионное легирование бором дозой 9 мкКл/см2 и энергией
60 кэВ через слой окисла кремния толщиной 0,1 мкм
8
1,00 49
Нет
Примечание
Снятие БСС
проводили, отжиг выполняли
при температуре 1050 °С в
среде азота в
течение
160 минут, пирогенное окисление
проводили при
температуре
1000 °С в течение 60 минут,
проводили
ионное легирование гелием
непланарной
стороны гелием
энергией
100 кэВ, дозой
1014см-2 с последующим
отжигом в азоте при температуре 600 °С в
течение 4 часов
Прототип
1
- параметр ВГ/ВГп определяли как отношение выхода годных диодов Шоттки на пластине, изготовленной в соответствии с описываемым примером, к выходу годных диодов
Шоттки согласно способу-прототипу по результатам функционального контроля;
2
- обратное напряжение измеряли при обратном токе 10 мА;
3
- стойкость к воздействию статического электричества определяли путем подачи
разряда статического электричества напряжением 20 кВ на анодный вывод диода Шоттки,
собранного в корпус КТ-28. Критерием годности являлось отсутствие деградации электрических характеристик диода Шоттки после воздействия статического электричества во
всех приборах от выборки из 50 штук.
Как видно из табл. 1, наиболее оптимальными условиями диффузии бора из неограниченного источника являются подъем от первоначального уровня до диапазона температур
950-1000 °С в инертной среде, выдержка в данных условиях в течение 30-70 минут и понижение температуры до первоначального уровня в окислительной среде. При нарушении
7
BY 13060 C1 2010.04.30
Температура, °С
Время, мин
950
30
0,92 56
Нет
2
+ 1040 Инертная 120
980
40
1,15 51
Есть
3
+ 1050 Инертная 160 1000
60
1,18 53
Есть
4
+ 1060 Инертная 180 1020
80
1,16 52
Есть
5
+ 1080 Инертная 200 1050
100 1,01 50
Нет
6
-
7
-
Окисли160 1000 60
тельная
Окисли1050
160
тельная
1050
ВГ/ВГп1
Время, мин
+ 1020 Инертная 90
Среда
1
№
п/п
Температура, °С
Снятие БСС
Стойкость к воздействию
статического электричества3
Пирогенное
окисление
Отжиг
Обратное напряжение, В2
данных условий наблюдается уменьшение выхода годных, обратного напряжения диодов
Шоттки, а также ухудшение их устойчивости к воздействию электростатического разряда.
Результаты сравнительных испытаний диодов Шоттки, изготовленных согласно предлагаемому способу, в зависимости от режимов отжига и пирогенного окисления представлены в табл. 2.
Как видно из табл. 2, если температура отжига выходит за пределы диапазона 10401060 °С, время отжига - за пределы диапазона 120-180 минут и при этом отжиг проводится в окислительной среде, то наблюдается снижение выхода годных, уменьшение обратного напряжения диодов Шоттки и ухудшение их устойчивости к воздействию
статического электричества. Из табл. 2 также видно, что если пирогенное окисление проводится вне пределов диапазона температуры 980-1020 °С и времени 40-80 минут в окислительной среде, то это также приводит к снижению выхода годных, уменьшению
обратного напряжения диодов Шоттки и ухудшению их устойчивости к воздействию статического электричества.
Таблица 2
Сравнительные характеристики диодов Шоттки в зависимости
от режимов отжига и пирогенного окисления
0,97 47
Нет
1,0 49
Нет
1
Примечание
" + " - проводится, "- " - не проводится; диффузию бора из неограниченного источника проводили
с подъемом температуры с 850 до
970 °С в инертной среде, выдержкой в данных условиях в течение 50 минут и понижением до
850 °С в окислительной среде,
проводили ионное легирование
непланарной стороны гелием
энергией 100 кэВ, дозой 1014см-2 с
последующим отжигом в азоте
при температуре 600 °С в течение
4 часов
Прототип
- параметр ВГ/ВГп определяли как отношение выхода годных диодов Шоттки на пластине, изготовленной в соответствии с описываемым примером, к выходу годных диодов
Шоттки согласно способу-прототипу по результатам функционального контроля;
2
- обратное напряжение измеряли при обратном токе 10 мА;
3
- стойкость к воздействию статического электричества определяли путем подачи
разряда статического электричества напряжением 20 кВ на анодный вывод диода Шоттки,
8
BY 13060 C1 2010.04.30
собранного в корпус КТ-28. Критерием годности являлось отсутствие деградации электрических характеристик диода Шоттки после воздействия статического электричества во
всех приборах от выборки из 50 штук.
Кроме того, из табл. 2 также видно, что если снятие БСС после диффузии бора из неограниченного источника не выполняется, то наблюдается снижение выхода годных,
уменьшение обратного напряжения диодов Шоттки и ухудшение их устойчивости к воздействию статического электричества.
Результаты измерения обратных токов диодов Шоттки в зависимости от условий формирования геттерирующего слоя в сравнении с прототипом представлены в табл. 3.
Таблица 3
Сравнительные данные по величине обратных токов и выходу годных диодов
Шоттки в зависимости от режимов формирования геттерирующего слоя
Доза, ат/см2
Энергия, кэВ
Температура, °С
Время, ч
Среда
Ir1(45 B), мкА
СКО Ir (45 В), мкА
ВГ/ВГп2
№ п/п
Параметры диодов
Шоттки
Режимы отжига
Тип ионов
Режимы ионного
легирования
Н+
5×1012
60
500
1
Инертная
49
7,8
1,04
Не +
5×1012
60
500
1
Инертная
48
7,6
1,05
13
10
100
550
2
Инертная
39
5,7
1,12
Не +
1013
100
550
2
Инертная
40
5,6
1,12
Н+
1014
120
600
4
Инертная
33
4,4
1,17
Не +
1014
120
600
4
Инертная
34
4,2
1,18
Н+
1015
150
650
6
Инертная
34
4,3
1,17
Не +
1015
150
650
6
Инертная
35
4,4
1,16
Н+
5×1015
180
700
8
Инертная
35
4,3
1,16
Не +
5×1015
180
700
8
Инертная
34
4,2
1,17
Н+
1014
100
600
4
59
11,2
0,87
Не +
1014
100
600
4
56
10,1
0,91
52
8,1
1,0
Примечание
1
Н
+
2
3
4
5
6
Окислительная
Окислительная
Не проводится
7
1
Диффузию бора из неограниченного источника проводили с
подъемом температуры
с 850 до 970 °С в
инертной среде, выдержкой в данных условиях в течение 50
минут и понижением
до 850 °С в окислительной среде. Снятие
БСС проводили, отжиг
выполняли при температуре 1050 °С в среде
азота в течение 160
минут, пирогенное
окисление проводили
при 1000 °С в течение
60 минут
Прототип
- величину обратных токов при напряжении 45 В измеряли при температуре 25 °С по
всем кристаллам на пластине при помощи измерительной системы КАШС установки зондового контроля ЭМ 610 с записью в ПЭВМ каждого измеренного значения, в таблице
9
BY 13060 C1 2010.04.30
приведены среднее значение параметра и его СКО для всех кристаллов, в которых отсутствуют дефекты типа "обрыв" и "короткое замыкание", погрешность измерения 1 мкА.
Как видно из табл. 3, диапазоны дозы легирования ионами водорода или гелия от 1013
до 1015 ат/см2 и энергии ионов от 100 до 150 кэВ являются оптимальными. При дозе менее
1013 ат/см2 и энергии ионов менее 100 кэВ не наблюдается значительных улучшений из-за
малой мощности геттерирующего слоя. При дозе ионов более 1015 ат/см2 и энергии более
150 кэВ не наблюдается дальнейших улучшений. Из табл. 3 также видно, что в случае отжига при температуре менее 550 °С длительностью менее 2 часов не наблюдается значительных улучшений, а в случае отжига при температуре более 600 °С длительностью
более 6 часов дальнейших улучшений не достигается. Кроме того, из табл. 3 видно, что в
случае отжига в окислительной среде наблюдается снижение выхода годных.
Анализ табл. 1, 2, 3 показывает, что предлагаемое изобретение в сравнении с прототипом позволяет повысить обратное напряжение диодов Шоттки на 4,0-8,1 %, увеличить
выход годных на 12-18 %, снизить обратный ток в 1,3-1,57 раза, а его разброс в 4,25,7 раза, а также улучшить устойчивость диодов Шоттки к воздействию статического
электричества до 20 кВ.
Таким образом, предложенное изобретение позволяет решить задачу уменьшения обратного тока, повышения обратного напряжения и улучшения устойчивости диодов
Шоттки к воздействию статического электричества.
Источники информации:
1. Патент GB 2341276 А, МПК Н 01L 21/329, опубл. 08.03.2000.
2. Патент BY 8449 С1, МПК Н 01L 21/329, опубл. 30.08.2006.
3. Патент BY 9449 С1, МПК Н 01L 29/872, опубл. 30.06.2007.
4. Зи С. Физика полупроводниковых приборов: Кн. 1. Пер. с англ. - М.: Мир, 1984. 456 с.
5. Патент BY 9818 С1, МПК Н 01L 21/02, опубл. 30.10.2007.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
10
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
208 Кб
Теги
патент, by13060
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа