120 V超快软恢复二极管用大尺寸硅外延材料工艺研究

摘要

硅外延材料具有厚度和电阻率能精确调控、结晶完整性良好的优势,能够有效降低功耗,改善击穿电压,广泛应用于半导体分立器件。外延层厚度、电阻率、均匀性、晶格质量等参数指标直接决定了所制分立器件的良率和性能。通过研究平板式外延炉的热场和流场分布对材料均匀性的调制规律,在150 mm的大尺寸硅单晶衬底上化学气相沉积了高均匀性的硅外延材料。利用原子力显微镜(AFM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、汞探针电容-电压测试仪(Hg-CV)等测试设备分别研究了外延材料的表面形貌、平整度、微粗糙度、厚度、电阻率、均匀性等参数。最终制备的外延材料的厚度和电阻率片内标准偏差均小于2%,而且表面无雾、滑移线等缺陷。制备的高均匀性的外延材料在应用于耐压为120 V的超快软恢复二极管后,解决了边缘电压低击穿现象,显著提升了器件的产出良率。