低正向壓降肖特基二極體用材料的外延方法
2023-05-27 16:51:56 2
專利名稱：：低正向壓降肖特基二極體用材料的外延方法
技術領域：
：本發明涉及一種肖特基二極體用材料的外延方法，尤其是一種低正向壓降肖特基二極體用材料的外延方法。
背景技術：
：對於二極體來說，其功耗取決於二極體電流If和正向壓降Vf，由於If是由應用預先決定的，因此要想降低二極體的功耗只能想辦法降低正向壓降(VF)。對於肖特基整流二極體，正向壓降Vf取決於二極體使用的金屬勢壘層及有源區域。有源區域主要來自於肖特基二極體所使用材料的外延層，在普通工藝下，正常生長過渡區一般大於1.3微米，片內電阻率均勻性大於7%,爐內電阻率均勻性>10%,且爐與爐之間重複性和再現性差，使用這種材料製造肖特基二極體，在反向擊穿電壓滿足要求時，因為過渡區較長，因此相應的外延有效厚度減少，因此需要更大的外延總厚度，而造成過高的正向壓降。因此如何調節外延層的過渡區和片內的均勻性使整個外延片在全部滿足反向擊穿電壓的同時且得到低的正向壓降是目前肖特基用材料外延需要研究的問題。
發明內容本發明需要解決的技術問題是提供一種低正向壓降肖特基二極體用材料的外延方法，該方法使所用材料外延後過渡區控制在1.2—1.3微米之間，片內電阻率均勻性更好，從而使得到的外延材料在滿足肖特基反向擊穿電壓的同時得到比常規工藝低的正向壓降。為解決上述問題，本發明所採取的技術方案是一種低正向壓降肖特基二極體用材料的外延方法，該方法包括以下步驟1、一種低正向壓降肖特基二極體用材料的外延方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟l)將村底放入反應室，先用氮氣趕氣，再用大流量氫氣趕氮氣；2)將氫氣流量調小到60--150升/分，將反應室溫度用3-7分鐘時間從室溫升至650度，用8-12分鐘從650度升至900度，用9-11分鐘從900度升至1150度，用4-8分鐘將溫度從1150升至1190度，在將溫度從1150升至1190度過程中氫氣流量增大至180-220升/分，同時開啟HCL進行趕氣；3)反應室通入流量為1—5升/分HCL，腐蝕襯底表面3—8分鐘；4)關掉HC1，增大氫氣流量至250-350升/分，趕氣3—5分鐘；5)用3—4分鐘降低溫度至1140—1160度，同時氫氣流量調至130—180升/分進行趕氣，氫氣趕氣的同時，通入流量為3--10升/分的三氯氬矽進行趕氣；6)將流量為3-10升/分的三氯氫矽通入反應室，完成第一層本徵層的生長；7)關閉三氯氫矽，升高溫度至1170-1180度，同時用流量為130—180升/分氫氣趕氣3—5分鐘；8)降低溫度至1140--1160度，降溫同時將流量為3--10升/分的三氯氫矽和摻雜源同時通入反應室，用130-18G升/分流量的氫氣、3--10升/分的三氯氫矽趕氣3-5分鐘，同時趕摻雜源；9)將流量為3--10升/分三氯氫矽通入反應室沉積，完成所需的生長厚度。10)關閉三氯氫矽和摻雜源，用130—180升/分的氫氣趕氣1-3分鐘，然後通大流量氫氣緩慢降溫15分鐘，再通入大流量氮氣趕氣3分鐘。上述步驟1)中氮氣趕氣時間為3-10分鐘，氫氣趕氮氣時間為4-15分鐘。所述摻雜源為磷烷或者砷烷。所述的大流量氫氣和大流量氮氣中的大流量為300-350升/分。採用上述技術方案所產生的有益效果在於本發明通過調節升溫的程序及和氫氣流量的仔細配合，控制優化每一步的升溫時間，使片子在熱處理過程中來自襯底雜質外擴，再加上氫氣趕氣，最終使得矽外延片的過渡區達到1.2-1.3微米的範圍，從而使得到的外延材料在滿足肖特基反向擊穿電壓的同時得到比常規工藝低的正向壓降。表1是普通工藝片內五點電阻率及均勻性表2是採用本發明工藝片內五點電阻率及均勻性表ltableseeoriginaldocumentpage6表1和表2的均勻性％=(5點中最大值-5點中最小值)*100/(5點中最大值+5點中最小值)，該數據為隨機抽取的外延材料測試數據，由表1和表2可知，採用本發明所述方法的片內電阻率均勻性小於3%,從而其過渡區可控制在1.0—1.3微米之間，爐內電阻率均勻性小於5%，且爐與爐之間電阻率和厚度重複性和再現性好，爐內及片內過渡區重複性好,使用這種材料製造的肖特基二極體正向壓降低且反向壓降均勻性和一致性好。圖1為普通工藝擴展電阻分析縱向分布圖；圖2為本發明所述工藝擴展電阻分析縱向分布圖。具體實施例方式下面結合實驗結果對本發明做進一步詳細描述1、襯底放入反應室，先用氮氣趕氣3分鐘，而後關閉氮氣，再用氬氣(氬氣閥門開至最大)趕氮氣4分鐘；2、將氫氣流量調小到60-150升/分，如通常的100升/分，將反應室溫度用5分鐘時間從室溫升至650度，用10分鐘從650度升至900度，用8分鐘從900度升至1150度，用6分鐘將溫度從1150度升至1190度，如典型的1160度，在從1150度升至1190度的過程中將氫氣流量增大至180-220升/分，如通常的200升/分，同時通入HC1進行趕氣；3、升溫後繼續通入1-5升/分流量HCL，腐蝕襯底表面3—8分鐘，如通常的3升/分流量HCL腐蝕表面5分鐘；4、關掉HCl,增大氫氣至250-350升/分，如通常的280升/分，趕氣3-5分鐘；5、用3-4分鐘降低溫度至1140-1160度，如典型的1150度，同時氫氣流量調至130-180升/分，如通常的150升/分進行趕氣，氬氣趕氣的同時通入一定流量如3—10升/分的三氯氫矽趕氣，如通常的6升/分；6、三氯氫矽通反應室，完成第一層本徵生長的生長，如l.2微米的厚度，7、關閉矽源，用130-180升/分流量的氫氣趕氣3-5分鐘，如通常的150升/分氫氣趕氣4分鐘，同時升高溫度至1170-1180度；8、降低溫度至1140-1160度，如典型的1150度，降溫同時用130-180升/分流量的氫氣、3—10升/分的三氯氫矽趕氣3-5分鐘，同時趕摻雜源(磷烷)，如通常的150升/分氫氣、6升/分的三氯氬矽趕氣4分鐘，9、將三氯氫矽通入反應室，完成所需的生長厚度，10、關閉矽源和摻雜源，用130-180升/分的氫氣趕氣1-3分鐘，如通常的150升/分氫氣趕氣2分鐘，然後通大流量(氫氣閥門全部打開，一般為350升/分)氫氣緩慢降溫15分鐘，大流量(閥門全打開)氮氣趕氣3分鐘，生長結束。圖1和圖2中x軸代表深度(DEPTH),單位是微米，y軸代表濃度，單位是cm-3,曲線l為擴展電阻曲線，曲線2為電阻率曲線，曲線3為濃度曲線，這兩個圖是外延層的一個濃度隨厚度變化的縱向分布，比較圖1和圖2可以看出本發明所述工藝和舊工藝縱向分布的差異，舊工藝的過渡區為1.3—1.5微米，該工藝的過渡區為1.2—1.3微米。權利要求1、一種低正向壓降肖特基二極體用材料的外延方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟1)將襯底放入反應室，先用氮氣趕氣，再用大流量氫氣趕氮氣；2)將氫氣流量調小到60--150升/分，將反應室溫度用3-7分鐘時間從室溫升至650度，用8-12分鐘從650度升至900度，用9-11分鐘從900度升至1150度，用4-8分鐘將溫度從1150升至1190度，在將溫度從1150升至1190度過程中將氫氣流量增大至180-220升/分，同時開啟HCL進行趕氣；3)反應室通入流量為1--5升/分HCL，腐蝕襯底表面3--8分鐘；4)關掉HCl，增大氫氣流量至250-350升/分，趕氣3--5分鐘；5)用3--4分鐘降低溫度至1140--1160度，同時氫氣流量調至130--180升/分進行趕氣，氫氣趕氣的同時，通入流量為3--10升/分的三氯氫矽進行趕氣；6)將流量為3-10升/分的三氯氫矽通入反應室，完成第一層本徵層的生長；7)關閉三氯氫矽，升高溫度至1170-1180度，同時用流量為130--180升/分氫氣趕氣3--5分鐘；8)降低溫度至1140--1160度，降溫同時將流量為3--10升/分的三氯氫矽和摻雜源同時通入反應室，用130-180升/分流量的氫氣、3--10升/分的三氯氫矽趕氣3-5分鐘，同時趕摻雜源；9)將流量為3--10升/分的三氯氫矽通入反應室沉積，完成所需的生長厚度。10)關閉三氯氫矽和摻雜源，用130--180升/分的氫氣趕氣1-3分鐘，然後通大流量氫氣緩慢降溫15分鐘，再通入大流量氮氣趕氣3分鐘。2、根據權利要求l所述的低正向壓降肖特基二極體用材料的外延方法，上述步驟1)中氮氣趕氣時間為3-10分鐘，氫氣趕氮氣時間為4-15分鐘。3、根據權利要求l所述的低正向壓降肖特基二極體用材料的外延方法，其特徵在於所述摻雜源為磷烷或者砷烷。4、根據權利要求l所述的低正向壓降肖特基二極體用材料的外延方法，其特徵在於所述的大流量氫氣和大流量氮氣中的大流量為300-350升/分。全文摘要本發明公開了一種低正向壓降肖特基二極體用材料的外延方法，本發明通過調節升溫的程序及氫氣流量的仔細配合，控制優化每一步的升溫時間，使片子在熱處理過程中來自襯底雜質外擴，再加上氫氣趕氣，最終使得矽外延片的過渡區達到1.2-1.3微米的範圍。採用本發明所述方法的片內電阻率均勻性小於3％，從而其過渡區可控制在1.0-1.3微米之間，爐內電阻率均勻性小於5％，且爐與爐之間電阻率和厚度重複性和再現性好，爐內及片內過渡區重複性好，使用這種材料製造的肖特基二極體正向壓降低且反向壓降均勻性和一致性好。文檔編號H01L21/02GK101295638SQ200810055079公開日2008年10月29日申請日期2008年6月17日優先權日2008年6月17日發明者袁肇耿,趙麗霞申請人:河北普興電子科技股份有限公司