200 mm高阻厚层Si外延技术研究

针对国内市场对200mm Si外延产品需求持续增长,其中高阻厚层产品需求量最大的情况,研制开发了200 mm高阻厚层Si外延片,解决了规模生产中工艺参数控制的稳定性、均匀性和一致性.介绍了一种实用工艺方法,即在常压外延设备上,对200 mm高阻厚层Si外延片的生长进行工艺开发,考虑了该产品生产过程中影响工艺参数的主要因素,在产品结晶质量、自掺杂控制、均匀性控制、背面控制等方面进行了专题研究,得到了良好结果,已应用于规模生产.     

N~-/P~+异型高阻厚层硅外延材料

研制了N－／P+异型、高祖、厚层硅外延材料，并对厚层外延及高用异型外延中出现的问题进行了讨论，提出了提高外延材料质量的方法。     

低阻P型衬底上高阻厚层n型外延

介绍了高阻厚层反型外延片的一种实用生产技术,即在PE-2061S外延设备上,采取特殊的工艺控制在电阻率小于0.02Ω·cm的p型低阻衬底上实现了高阻厚层n型外延生长,外延层电阻率大于40Ω·cm,厚度大于100μm.研究表明:该外延材料完全可以满足IGBT器件制作的需要.     

低阻P型衬底上高阻厚层n型外延

介绍了高阻厚层反型外延片的一种实用生产技术,即在PE-2061S外延设备上,采取特殊的工艺控制在电阻率小于0.02Ω·cm的p型低阻衬底上实现了高阻厚层n型外延生长,外延层电阻率大于40Ω·cm,厚度大于100μm.研究表明:该外延材料完全可以满足IGBT器件制作的需要.     

低阻p型衬底上高阻厚层n型外延

介绍了高阻厚层反型外延片的一种实用生产技术，即在PE-2061S外延设备上，采取特殊的工艺控制在电阻率小于0.02Ω·cm的p型低阻衬底上实现了高阻厚层n型外延生长，外延层电阻率大于40Ω·cm，厚度大于100μm. 研究表明：该外延材料完全可以满足IGBT器件制作的需要.     

用于功率器件的P型厚高阻外延片

本文论述在常压ＣＶＤ硅外延系统中，通过ｅ＿ｑＰ＝Ｂ－Ａ／Ｔ，分别计算出ＳｉＨ－Ｃｌ＿３、ＰＣｌ＿３和ＢＣｌ＿３的Ａ和Ｂ二常数值。采用低温深冷工艺，进一步提高硅源的纯度，通过控制ＳｉＨＣｌ＿３的蒸汽压，在晶向为（１１１）和（１００），掺硼电阻率（４～８）×１０￣（－３）Ω·ｃｍ的抛光衬底硅片上，生长出外延层电阻率为３５０Ω·ｃｍ（杂质浓度３．５×１０￣（１３）／ｃｍ￣３），外延层厚度达１２０μｍ的ｐ／ｐ￣＋／硅外延片，制成器件的击穿电压可达１０００Ｖ。     

重掺As衬底上超高阻薄层硅外延片的制备

超高阻薄层硅外延片可用于制备光电探测器的二极管、瞬态电压抑制二极管等分立器件。利用E200型单片外延炉在直径为150 mm的重掺As硅单晶衬底上制备了参数可控且均匀性高的外延层。采用多次本征生长技术,在重掺As硅衬底边缘形成掺杂原子耗尽层,有效减少了重掺As硅衬底的自掺效应。同时应用低温外延技术、无HCl抛光技术,研制出超高阻薄层硅外延片,外延层电阻率为1 093Ω·cm,外延层厚度为12.06μm,满足外延层厚度(12±1)μm、外延层电阻率大于1 000Ω·cm的设计要求,片内电阻率不均匀性为4.36%,片内厚度不均匀性为0.5%。外延片已用于批量生产。     

高阻薄层硅外延材料研制

根据绝大多数分立器件的技术要求,常规硅外延层电阻率的数值会小于厚度的数值。介绍了一种外延层电阻率数值接近甚至大于厚度数值的高阻薄层硅外延材料的实用生产技术,即在PE-2061S桶式外延设备上,采取特殊的工艺方法,在掺砷(As)衬底上进行高阻薄层外延生长。该工艺通过控制自掺杂,改善了纵向载流子浓度分布,取得了较好的外延参数均匀性。     

高压VDMOS用外延片的外延参数设计

通过理论计算,对VDMOS器件的外延层厚度和掺杂浓度进行了优化设计,探讨用于VDMOS的外延工艺,讨论了外延层厚度和过渡区的测试方法,提出了有效外延层厚度是影响击穿电压的最关键参数,应用此参数监控外延工艺,提高了片内及批次间的击穿电压一致性.特别通过对600 V的VDMOS外延参数及其器件结果分析得出,用此参数来调整中间和边缘厚度及不同外延设备之间的参数,使同种参数下有效外延层厚度保持相当,则可以大大减少离散性和设备间变差.     

高压大功率FRD用硅外延片厚度测量方法

高压IGBT/FRD管(1200 V以上)用外延片外延厚度通常在100μm以上,远超常规外延材料,使用傅里叶红外光谱法(FTIR)测量时,往往光谱center burst出现变异,对测量结果计算造成误差。实验分析不同因素对光谱的影响,同时确认重掺衬底条件下光谱正向峰型稳定规律,重新定义取值峰,采用正向峰值计算方法避免产生测试误差,提高测试稳定性。     

UHV/CVD法生长硅基低位错密度厚锗外延层

采用超高真空化学气相淀积系统,以高纯Si2 H6和GeH4作为生长气源,用低温缓冲层技术在Si(001)衬底上成功生长出厚的纯Ge外延层.对Si衬底上外延的纯Ge层用反射式高能电子衍射仪、原子力显微镜、X射线双晶衍射曲线和Ra-man谱进行了表征.结果表明在Si基上生长的约550nm厚的Ge外延层,表面粗糙度小于1nm,XRD双晶衍射曲线和Ra-man谱Ge-Ge模半高宽分别为530'和5.5cm-1,具有良好的结晶质量.位错腐蚀结果显示线位错密度小于5×105cm-2可用于制备Si基长波长集成光电探测器和Si基高速电子器件.     

UHV/CVD法生长硅基低位错密度厚锗外延层

采用超高真空化学气相淀积系统,以高纯Si2 H6和GeH4作为生长气源,用低温缓冲层技术在Si(001)衬底上成功生长出厚的纯Ge外延层.对Si衬底上外延的纯Ge层用反射式高能电子衍射仪、原子力显微镜、X射线双晶衍射曲线和Ra-man谱进行了表征.结果表明在Si基上生长的约550nm厚的Ge外延层,表面粗糙度小于1nm,XRD双晶衍射曲线和Ra-man谱Ge-Ge模半高宽分别为530'和5.5cm-1,具有良好的结晶质量.位错腐蚀结果显示线位错密度小于5×105cm-2可用于制备Si基长波长集成光电探测器和Si基高速电子器件.     

6英寸高均匀性P型硅外延片的工艺研究

主要进行了6英寸(152.4 mm)高均匀性P型硅外延片的生产工艺研究。利用PE-2061S型桶式外延炉,在重掺硼的硅衬底上化学气相沉积P/P+型硅外延层。通过流场调节工艺、基座包硅工艺、变流量解吸工艺、两步生长工艺等关键工艺的改进,对非主动掺杂效应进行了有效抑制,利用FTIR(傅里叶变换红外线光谱分析)、C-V(电容-电压测试)、SRP(扩展电阻技术)等测试方法对外延层的电学参数以及过渡区形貌进行了测试,得到结晶质量良好、厚度不均匀性<1%、电阻率不均匀性<1.5%的6英寸P型高均匀性硅外延片,各项参数均可以达到器件的使用要求。     

对n型Si外延片表面处理方法的研究

Si外延片是制造半导体器件和集成电路最常用的半导体材料。外延层电阻率是外延片最重要的参数之一,它直接影响器件的性能。简要分析了自动汞探针C-V测试仪测量电阻率前进行表面处理的原因,研究了不同的表面处理方法对电阻率测试结果的影响,发现对于外延层的电阻率ρ>1Ω.cm的n型Si外延片,采用紫外光(UV)表面处理是一种合适的表面处理方法,该方法应用于实际生产测试过程。     

300 mm直径硅外延片均匀性控制方法

随着摩尔定律的逐步实现,大直径硅片的应用规模逐渐扩大,然而,大直径硅外延片的片内均匀性成为了外延的主要问题之一.使用具有五路进气结构的单片外延炉生长300 mm直径硅外延片.相对于传统的三路进气结构,五路进气可以分别对硅片表面的5个区域的气流进行调节,实现单独分区调控,从而提升了外延层厚度均匀性的可调性.实验中,采用两步外延方法,进一步提升了片内电阻率均匀性.通过对工艺参数进行优化,300 mm硅外延片的外延层厚度不均匀性达到0.8％,电阻率不均匀性为1.62％(边缘排除5 mm),成功提升了300 mm直径硅外延片的外延层厚度和电阻率均匀性控制水平.     

硅晶片激光标识工艺参数的研究

介绍了应用于硅晶片激光标识的激光打标系统结构,并以光纤振镜式激光打标机为例,探索了不同打标工艺参数的选择对晶片激光标识效果的影响。采用单因素实验法分别研究了不同激光打标功率、打标速度和打标频率对硅片打标效果的影响,并分析了其影响其打标效果的原理。通过目检和金相显微镜对激光标识进行观察,确定了最佳的打标工艺,最终得到了优化的打标工艺即采用激光额定功率的45%,频率为25 kHz,打标速度为150 mm/s,可得到标识清楚、深浅一致、不损伤晶片特性的激光标识。     

硅基参数对微带带通滤波器传输特性的影响

随着半导体工艺技术和IC设计技术的飞速发展,硅基滤波器技术也不断更新换代。滤波器传输性能取决于基片介电常数、损耗和厚度等参数。研究了硅基不同厚度、损耗以及掺杂浓度等情况下,中心频率为5.75 GHz附近的平行耦合微带带通滤波器的传输系数和反射系数的频率响应特性。结果表明:当微带线带通滤波器PCB版图确定时,滤波器正向传输系数S21随着基片材料厚度的减小,通频带宽变窄;随着硅掺杂浓度的增加,通带向低频方向偏移;当正切损耗为0.000 4,0.004和0.04时,中心频率处S21分别为-14.18,-2.08和-0.81 dB。理论结果与实验数据进行比较,两者符合较好。