Resumen: La investigación sobre el proceso de preparación y las características de las placas de campo es de gran importancia para mejorar la confiabilidad y la resistencia a alto voltaje de los dispositivos RF LDMOS de alta potencia. En el artículo se preparó una placa de campo con una estructura de "sustrato de Si SiO ₂ metal de siliciuro de titanio policristalino", y se analizó y optimizó la influencia de sus condiciones de proceso en las características. El experimento muestra que PESiO ₂ con una capa dieléctrica policristalina de 200 nm tiene una buena estabilidad BT CV, y el aumento de la temperatura de recocido después de la inyección policristalina y la temperatura de recocido de siliciuro de titanio no favorece la estabilidad de la resistencia de la placa de campo y el voltaje de banda plana. Bajo condiciones de proceso optimizadas, la estructura del tablero de campo tiene buena confiabilidad y resistencia a alta presión.
Palabras clave: siliciuro de titanio; Tablero de campo; características del CV; estabilidad
Número de clasificación de la biblioteca china: TN305.6 Código de identificación del documento: A Número de artículo: 1681-1070 (2013) 10-0033-03
Un estudio sobre las condiciones del proceso y las propiedades de la placa de campo TiSi
XU Shuai, XU Zheng, WU Xiaodong
(Instituto de Investigación No.58 de China Electronics Technology Group Corporation, Wuxi 214035, China)
Resumen: El estudio del proceso y las propiedades de la placa limada sobre la confiabilidad y resistencia a alto voltaje del dispositivo RF LDMOS de alta potencia es significativo. En este artículo, se fabricó una placa de campo con la estructura de "Si SiO ₂ - POLY - TiSi Metal". Se analizaron los efectos de las condiciones del proceso sobre las propiedades de la placa de campo y se optimizaron las condiciones del proceso. Los resultados de la experiencia muestran que, la electricidad de PESIO ₂ con poli de 200 nm tiene una mejor estabilidad BT CV, el aumento de la temperatura de recocido después de la implantación del poli y TiSi puede mejorar la estabilidad de la resistencia y el voltaje de la correa plana. La placa de campo fabricada en condiciones de proceso optimizadas tiene una excelente confiabilidad y resistencia a alto voltaje.
Palabras clave: TiSi; Placa de campo; propiedad de CV; Estabilidad
1. Introducción
LDMOS (MOSFET de doble difusión lateral) se usa ampliamente en P, L, debido a sus características de conmutación ideales y su alto voltaje de ruptura en dispositivos de potencia de banda S. La placa de campo es una tecnología de terminal comúnmente utilizada en el diseño LDMOS de alto voltaje. El objetivo principal de agregar una placa de campo a LDMOS es mejorar el voltaje de ruptura del dispositivo y reducir la capacitancia de retroalimentación. Se prepara una estructura de placa de campo sobre la capa de óxido de campo de la unión PN, que genera una distribución de campo eléctrico perpendicular a la superficie y trabaja junto con el campo eléctrico generado por el extremo del drenaje para cambiar la distribución radial de las líneas eléctricas en la curva. superficie, reduciendo así la densidad de la línea eléctrica y P. La intensidad máxima del campo eléctrico de la superficie curva de la unión N se utiliza para mejorar la tensión soportada [23].
De manera similar a la región de deriva de LDMOS, la placa de campo también es muy sensible a su estructura y parámetros de proceso. Estudiar las características de las estructuras de las placas de campo y optimizar sus parámetros de proceso es de gran importancia para mejorar la confiabilidad y la resistencia a alto voltaje de los dispositivos LDMOS. Este artículo estudia las características de una estructura de placa de campo de siliciuro de titanio y optimiza los parámetros del proceso.
Estudio sobre las características de las placas de campo bajo diferentes condiciones de proceso
La estructura del capacitor de placa de campo utilizada en este artículo es un metal de siliciuro de titanio policristalino con sustrato de Si SiO ₂. Con base en las características de esta estructura, el análisis de los cambios en las características de capacitancia, las características BT CV y las características de resistencia bajo diferentes condiciones del proceso puede proporcionar una comprensión más profunda de las propiedades internas de la estructura de la placa de campo, optimizando así las condiciones del proceso y cumpliendo con los requisitos. del diseño de producto.
2.1 Efecto del proceso de preparación de la capa de SiO2 y el espesor de la capa policristalina en las características CV de la placa de campo
2.1.1 Preparación de muestras
Usando N<100>5-9 Ω·cm como material de sustrato, se usaron LPCVD y PECVD para la deposición de SiO₂ a 100 nm, seguido de la deposición de silicio policristalino LPCVD a 40 nm y 200 nm; Luego, se utiliza PVD para depositar el metal Ti, que genera siliciuro de titanio después del recocido RTP; Complete la deposición metálica de Al Si Cu y grabe el patrón de prueba y, finalmente, realice el recocido N₂/H en un horno de oxidación.
2.1.2 Métodos de prueba
Una vez completada la preparación de la muestra, las características de BT CV se prueban utilizando un probador de CV con una polarización de temperatura de 250 ℃, un voltaje de escaneo de -4-3 V y una frecuencia de prueba de 1 MHz.
2.1.3 Resultados y análisis
En las mismas condiciones de prueba, la curva BT CV correspondiente a la muestra c (PESiO₂+200nm policristalino) exhibe cambios estables tanto en la región de acumulación como en la de inversión, con buenos patrones. Por lo tanto, la estructura del "sustrato de Si PESiO ₂ -metal de siliciuro de titanio policristalino de 200 nm" es más estable.
2.2 Efectos del proceso de recocido con dopaje policristalino y del proceso de recocido con siliciuro de titanio en las características de la placa de campo
2.2.1 Preparación de muestras
Utilizando N<100>5-92 · cm como material de sustrato, utilizando
Deposición PECVD de SiO₂ a 200 nm, seguida de deposición de silicio policristalino LPCVD a 200 nm e inyección de P para dopaje por inyección policristalina. Después del dopaje por inyección policristalina, se realiza un recocido RTP para activar las impurezas; Luego, se utiliza PVD para depositar metal Ti y generar siliciuro de titanio después del recocido RTP. Después de generar siliciuro de titanio, se lleva a cabo un segundo recocido en RTP, seguido de la deposición metálica de Al Si Cu y el grabado de los patrones de prueba. Finalmente, el recocido N/H se lleva a cabo en un horno de oxidación.
La temperatura de recocido RTP después de la inyección policristalina se establece en diferentes puntos de temperatura de 900 ℃ a 1000 ℃. La segunda temperatura de recocido del siliciuro de titanio en RTP se establece en diferentes puntos de temperatura de 900 ℃ a 1000 ℃.
2.2.2 Métodos de prueba
Pruebe la resistencia al bloqueo de las muestras después del recocido por inyección policristalina y la generación de siliciuro de titanio, y después del segundo recocido de siliciuro de titanio.
Una vez completada la preparación de la muestra, escanee cada campo para leer el voltaje de puerta correspondiente de 90PF y pruebe el voltaje de banda plana de la muestra. Utilice un probador CV para probar sus características BT CV, con una temperatura de 250 ℃, un voltaje de polarización de ± 35 V, un voltaje de escaneo de -10-10 V y una frecuencia de prueba de 1 MHz. Utilice KEITHLEY para probar su voltaje de ruptura, con un voltaje de escaneo de 0-180 V.
A medida que aumentan la temperatura de recocido después de la inyección y la temperatura de recocido del siliciuro de titanio, la resistencia cuadrada y la uniformidad del siliciuro de titanio muestran una tendencia creciente, y los cambios en la resistencia y la uniformidad son estables dentro del rango de 900 ~ 925 ℃. Después de que la temperatura aumenta a 950 ℃, la uniformidad de la resistencia aumenta drásticamente, lo que no favorece la estabilidad del proceso. Por ejemplo, cuando la temperatura de recocido del siliciuro de titanio es de 975 ℃, la uniformidad de la resistencia puede alcanzar hasta el 13%. (a: recocido después de la inyección a 900 ℃ + recocido después del siliciuro de titanio a 900 ℃; b: recocido después de la inyección a 925 ℃ + recocido después del siliciuro de titanio a 900 ℃; c: recocido después de la inyección a 950 ℃ + recocido después del siliciuro de titanio a 900 ℃; d: recocido después de la inyección a 975 ℃ + recocido después del siliciuro de titanio a 925 ℃; e: recocido después de la inyección a 1000 ℃ + recocido después del siliciuro de titanio a 925 ℃) A medida que aumenta la temperatura de recocido, el voltaje de la banda plana y la uniformidad de esta La estructura muestra una tendencia creciente, con las condiciones a y b teniendo mejor uniformidad y estabilidad del voltaje de banda plana.
Por lo tanto, bajo las condiciones del proceso de temperatura de recocido de 900~925 ℃ después de la inyección policristalina y 900 ℃ después del siliciuro de titanio, la resistencia y el voltaje de banda plana de la placa de campo de siliciuro de titanio tienen buena uniformidad, lo que favorece la estabilidad del dispositivo.
2.3 Optimización de las condiciones del proceso para placas de campo de siliciuro de titanio.
En resumen, las condiciones optimizadas del proceso de placa de campo del "sustrato de Si SiO ₂ metal de siliciuro de titanio policristalino" son las siguientes: la capa intermedia intermedia es PESiO ₂ y policristalino de 200 nm, la temperatura de recocido después de la inyección policristalina es de 900-925 ℃ y la temperatura de recocido después del siliciuro de titanio es 900 ℃.
Bajo un voltaje de polarización de ± 35 V, la deriva de la banda plana de la estructura de la placa de campo es de aproximadamente ± 0,4 V, lo que puede cumplir con los requisitos de uso del producto y tiene una curva suave con alta confiabilidad.
El voltaje de ruptura del dieléctrico PESiO₂ de 200 nm preparado en este experimento es superior a 120 V, lo que indica una buena resistencia a alto voltaje. Por lo tanto, las estructuras de placas de campo preparadas en condiciones de proceso optimizadas tienen buena confiabilidad y resistencia a alta presión.
3 Conclusión
El proceso de preparación de la estructura de la placa de campo "sustrato de Si SiO ₂ metal de siliciuro de titanio policristalino" tiene un impacto significativo en sus características de capacitancia, características de resistencia, características BT CV, etc. La capa media intermedia es PESiO y BT CV bajo la condición de agregar material policristalino de 200 nm tiene buena estabilidad. El aumento de la temperatura de recocido después de la inyección policristalina y la temperatura de recocido del siliciuro de titanio no favorece la estabilidad de la resistencia de la placa de campo y el voltaje de la banda plana. En condiciones de proceso optimizadas, la estructura de la placa de campo tiene buena confiabilidad y resistencia a alta presión.
Referencia:
[1] Wang Jinglin, Qian Qinsong, Sun Weifeng. Análisis de características parásitas de doble canal y estructura mejorada de dispositivos electrónicos SOI PLDMOS [J] de alto voltaje, 2009,32 (1): 31-34
[2] Meng Jian. Investigación sobre las características de confiabilidad y temperatura de LDMOS [D]. Tesis doctoral de la Universidad de Anhui, 2007.1-26
[3] Liu Lei, Gao Shan, Chen Junning, et al. Análisis y diseño de placas de campo LDMOS de alto voltaje [J]. Tecnología de semiconductores, 2006,31 (10): 782-786
[4] Sun Zhilin, Sun Weifeng, Yi Yangbo, et al. Análisis de sensibilidad de los parámetros de la región de deriva LDMOSFET [J] Microelectronics, 2004, 32 (2): 198-202
Introducción del autor:
Xu Shuai (1984), hombre, nacido en Xianning, Hubei, tiene una maestría en materiales y dispositivos electrónicos. Actualmente es ingeniero de procesos en el 58.º Instituto de Investigación de China Electronics Technology Group Corporation, y se dedica principalmente a procesos de oxidación y difusión.
