RU190700U1 - Тестовый планарный транзистор - Google Patents
Тестовый планарный транзистор Download PDFInfo
- Publication number
- RU190700U1 RU190700U1 RU2019109469U RU2019109469U RU190700U1 RU 190700 U1 RU190700 U1 RU 190700U1 RU 2019109469 U RU2019109469 U RU 2019109469U RU 2019109469 U RU2019109469 U RU 2019109469U RU 190700 U1 RU190700 U1 RU 190700U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- base
- transistor
- emitter
- working
- test
- Prior art date
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 6
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к полупроводниковой технике. Тестовый планарный транзистор содержит слой базы, повторяющий его слой эмиттера, как и в рабочем транзисторе, контакты к базе, при этом контакт к базе выполнен в слое эмиттера таким образом, что его площадь равна сумме площадей базовых контактов в рабочем транзисторе. Технический результат заключается в повышении точности измерения коэффициента усиления при изготовлении транзисторов. 5 ил.
Description
Полезная модель относится к полупроводниковой технике, а именно может быть использована для контроля процесса изготовления кремниевых планарных транзисторов с «островковой» базой.
Известен тестовый планарный транзистор, состоящий из слоя базы, повторяющего его слоя эмиттера, как и в рабочем транзисторе, контактов к базе (см. патент США 3774088, класс H01L 19/00 от 20.11.1973 г.).
В данном аналоге тестовый планарный транзистор одинаков по структуре с рабочим транзистором, но для удобства контроля параметров зондами контактные площадки к областям тестового транзистора выполнены в несколько раз больше, чем контактные площадки к рабочим транзисторам.
Однако контроль параметров планарных транзисторов с помощью данного тестового транзистора, возможно производить только после операции «Вскрытие контактных окон», вследствие чего корректировать режимы диффузии для получения необходимых параметров планарных транзисторов (коэффициент усиления, пробивное напряжение) достаточно трудоемко и с существенной задержкой по времени. Поэтому существенным недостатком данного аналога является низкая оперативность контроля процесса изготовления планарных транзисторов и существенная погрешность измерений из-за наличия дополнительных контактных площадок большой площади.
Известен тестовый планарный транзистор, содержащий рабочий транзистор с базовым переходом, эмиттерным переходом, слоем изолирующего окисла на рабочей поверхности (см. патент США 3666573, класс H01L 21/00 от 30.05.1972 г.).
Контроль параметров транзисторов проводят, подключая измерительную систему через зонды к контактным окнам базы, эмиттера и коллектора транзистора.
Однако оперативность контроля с помощью такого тестового транзистора, особенно при изготовлении планарных p-n-р транзисторов, также достаточна низкая, так как p-n-р транзисторы кроме базового перехода, эмиттерного перехода, слоя изолирующего окисла, на рабочей поверхности содержат окно в окисле для дополнительного легирования базы, область дополнительного легирования базы при формировании омического контакта. Область по дополнительному легированию базового контакта формируют после формирования эмиттера. Контроль параметров транзистора проводят через контактные окна к области дополнительного легирования базы и эмиттеру. Наличие добавочных операций по формированию дополнительного легирования базы снижает оперативность контроля и затрудняет корректировку процесса диффузии в эмиттер для получения нужных значений коэффициента усиления и пробивных напряжений.
Особенно сложно проводить контроль на транзисторах, конструкция которых содержит «островковую» базу. В биполярном кремниевом планарном транзисторе, состоящем из области коллектора, в которой сформирована область базы, сплошной области эмиттера, вписанной в базу, с системой отверстий под контакт к базе, защитного окисла, покрывающего области коллектора, базы и эмиттера, контактных окон в защитном окисле к эмиттеру и к базе в местах отверстий в эмиттере под контакт к базе (см., например, каталог фирмы Sanyo «For Displays and Projectors. Ultra-high Quality Output Devices», июнь 1997 г., стр. 9).
В такой структуре биполярного кремниевого планарного транзистора линейные размеры эмиттера на две ошибки совмещения меньше базы, что резко уменьшает пассивную площадь базы и увеличивает быстродействие.
Транзистор представляет собой совокупность базовых контактов, равномерно распределенных по всей площади эмиттера, что увеличивает общую площадь и длину периферии эмиттера. Это способствует равномерному распределению плотности тока базы, а также позволяет работать при больших токах.
Однако, из-за малых размеров «островков» (∅≈5-20 мкм), где размещены контакты к базе, технически осуществлять контроль коэффициента усиления практически невозможно, т.к. сложно обеспечить надежный контакт транзистора к базе. Для надежного контакта необходимо, чтобы размеры контакта к базе были не менее 60×60 мкм, либо имели ∅70 мкм. Для обеспечения надежного контроля коэффициента усиления часто в линии разделения пластины с рабочими транзисторами на кристаллы формируют небольшой тестовый транзистор с контактами к базе, эмиттеру и коллектору размером не менее 60×60 мкм, либо ∅70 мкм. Однако величина коэффициента усиления на этом тестовом транзисторе будет отличаться от коэффициента усиления на рабочем транзисторе. Причем, коэффициент усиления на тестовом транзисторе будет меньше, чем на рабочих транзисторах из-за большой площади пассивной базы, что затрудняет управление величиной коэффициента усиления рабочих транзисторов.
Техническим результатом данной полезной модели является повышение точности измерения коэффициента усиления при изготовлении транзисторов с помощью предлагаемого тестового планарного транзистора.
Указанный технический результат достигается тем, что в отличие от известных тестовых планарных транзисторов, состоящих из слоя базы, повторяющего его слоя эмиттера, как и в рабочем транзисторе, контактов к базе, в предлагаемом контакте к базе выполнен в слое эмиттера таким образом, что его площадь равна сумме площадей базовых контактов в рабочем транзисторе.
В предлагаемом тестовом транзисторе площадь контакта к базе равна сумме площадей базовых контактов в рабочем транзисторе.
Таким образом, отношение площади эмиттера к площади базы в рабочем транзисторе равно отношению площади эмиттера к площади базы в тестовом транзисторе. Поэтому снижение коэффициента усиления в области малых токов у тестового и рабочего транзисторов из-за соотношения площади эмиттера и площади базы будет одинаково.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фигурами. На фиг. 1 приведен вид сверху рабочего транзистора с «островковой» базой, на фиг. 2 приведен вид сверху тестового транзистора с «островковой» базой, на фиг. 3 приведен график зависимости коэффициента усиления рабочего транзистора от тока коллектора со сформированной металлизацией на коллекторе, эмиттере и базе, на фиг. 4 приведен вид сверху тестового транзистора с улучшенным контактом к базе, на фиг. 5 приведена эквивалентная схема транзистора с улучшенным контактом к базе.
Позициями на фигурах обозначены:
1 - граница области базы;
2 - граница области эмиттера;
3 - контактные окна к базе в слое эмиттера;
4 - дополнительная область эмиттера, которая обеспечивает контакт с базой при измерении коэффициента усиления;
5 - диод в цепи базы, образованный областью 4 и базой;
Imax - максимальный ток коллектора, при котором коэффициент усиления остается максимальным;
(0,001-0,1) Imax - ток, при котором коэффициент усиления на рабочем и тестовом транзисторах будет одинаков (при измерении без металлизации). Соотношение подбирают экспериментально.
Ниже описана конструкция предлагаемого тестового планарного р-n-р транзистора и основные этапы его изготовления.
На кремниевой подложке р-типа проводимости и ориентации 111 сформирована эпитаксиальная пленка р-типа проводимости толщиной 12 мкм и сопротивлением 9 Ом⋅см. Через маску из изолирующего окисла методом ионной имплантации формируется область базы n-типа с границей 1 в тестовых и рабочих транзисторах - доза фосфора 25 мкКл/см2, энергия 60 кэВ; разгонка фосфора происходит при температуре 1150°С в течение 85 минут до глубины 3,0-3,2 мкм и поверхностного сопротивления 100-120 Далее методом диффузии формируется область эмиттера с границей 2 тестовых и рабочих транзисторов - доза бора 1200 мкКл/см2, энергия 40 кэВ; разгонка бора происходит при температуре 1100°С до глубины 1,5-2,0 мкм и поверхностного сопротивления 10-15
Как видно из фиг. 1 и фиг. 2 площадь контактных окон к базе в слое эмиттера 3 в рабочем и тестовом транзисторах одинакова.
Для измерения коэффициента усиления после диффузии эмиттера зондами подводят контакт к подложке р-типа проводимости, области эмиттера с границей 2 и контактному окну 3 на тестовом транзисторе (см. фиг. 2). При этом зондами прокалывают образовавший на поверхности эмиттера и базе слой оксида кремния. Измерения проводят на токе (0,001-0,1) Imax (см. фиг. 3), т.к. металлизация отсутствует и не вся площадь эмиттера является рабочей.
Предлагаемый тестовый планарный транзистор позволяет проводить контроль коэффициента усиления транзисторов не в конце процесса изготовления, а непосредственно после формирования области эмиттера, что позволяет повысить оперативность контроля процесса изготовления планарных транзисторов.
После изготовления пластины с транзисторами, на рабочем транзисторе замеряют коэффициент усиления. Если коэффициент усиления получился больше, чем необходимо, то его корректируют известными методами (например, обработкой электронами с энергией 1-2 МэВ).
Таким образом, тестовый транзистор позволяет оперативно корректировать коэффициент усиления при пониженных его значениях (после диффузии эмиттера), а рабочий транзистор позволяет корректировать коэффициент усиления при его повышенных значениях, уже после изготовления транзисторов.
При зондовом контроле на тестовом транзисторе может возникнуть проблема, что слой оксида кремния в контактном окне над базой не прокалывается зондом, так как он имеет повышенную толщину по сравнению с эмиттерным окислом. Поэтому на фиг. 4 приведена модификация предлагаемого тестового транзистора с дополнительной областью эмиттера 4, которая обеспечивает контакт с базой при измерении коэффициента усиления.
Как видно из электрической схемы на фиг. 5, диод 5, образованный областью 4 и базой, не мешает измерению коэффициента усиления, так как к базе подключается генератор тока базы.
Предлагаемый тестовый планарный транзистор служит только для контроля качества диффузии при формировании эмиттера и не пригоден в качестве рабочего транзистора, т.к. область эмиттера содержит слой дополнительного легирования базы. Потери рабочих транзисторов от применения тестового транзистора невелики и составляют 0,06% при использовании пластин диаметром 100 мм, рабочих транзисторов площадью 1 мм2 и 5 тестовых транзисторов.
Предлагаемый тестовый транзистор был изготовлен на пластине совместно с рабочими транзисторами с Iк=100 мА. Измерения коэффициента усиления на тестовом транзисторе проводились на токе Iк=5 мА. Коэффициент усиления был равен 115. После нанесения металлизации на рабочие транзисторы коэффициент усиления на рабочих транзисторах с Iк=100 мА оказался равен 115-120.
Claims (1)
- Тестовый планарный транзистор, состоящий из слоя базы, повторяющего его слоя эмиттера, как и в рабочем транзисторе, контактов к базе, отличающийся тем, что контакт к базе выполнен в слое эмиттера таким образом, что его площадь равна сумме площадей базовых контактов в рабочем транзисторе.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019109469U RU190700U1 (ru) | 2019-04-01 | 2019-04-01 | Тестовый планарный транзистор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019109469U RU190700U1 (ru) | 2019-04-01 | 2019-04-01 | Тестовый планарный транзистор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU190700U1 true RU190700U1 (ru) | 2019-07-09 |
Family
ID=67216204
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019109469U RU190700U1 (ru) | 2019-04-01 | 2019-04-01 | Тестовый планарный транзистор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU190700U1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62297762A (ja) * | 1986-06-17 | 1987-12-24 | Matsushita Electronics Corp | 半導体装置の検査方法 |
US5063427A (en) * | 1987-10-13 | 1991-11-05 | Northrop Corporation | Planar bipolar transistors including heterojunction transistors |
SU1393264A1 (ru) * | 1985-10-14 | 1994-09-15 | В.И. Жильцов | Мощный планарный транзистор |
RU173641U1 (ru) * | 2017-03-27 | 2017-09-04 | Закрытое акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" | Тестовый планарный p-n-p транзистор |
-
2019
- 2019-04-01 RU RU2019109469U patent/RU190700U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1393264A1 (ru) * | 1985-10-14 | 1994-09-15 | В.И. Жильцов | Мощный планарный транзистор |
JPS62297762A (ja) * | 1986-06-17 | 1987-12-24 | Matsushita Electronics Corp | 半導体装置の検査方法 |
US5063427A (en) * | 1987-10-13 | 1991-11-05 | Northrop Corporation | Planar bipolar transistors including heterojunction transistors |
RU173641U1 (ru) * | 2017-03-27 | 2017-09-04 | Закрытое акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" | Тестовый планарный p-n-p транзистор |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107957299B (zh) | 一种碳化硅线性温度传感器及其测温方法和制造方法 | |
GB842103A (en) | Improvements in transistors and the manufacture thereof | |
CN111354779A (zh) | 半导体装置及半导体装置的制造方法 | |
JP2013201357A (ja) | 炭化珪素半導体装置とその製造方法 | |
CN103151281A (zh) | 一种离子注入工艺的监测方法 | |
JP2021128065A (ja) | 半導体装置の試験方法 | |
RU190700U1 (ru) | Тестовый планарный транзистор | |
Römer et al. | Counterdoping with patterned ion implantation | |
CN109341880B (zh) | 一种环形温度传感器 | |
US2916408A (en) | Fabrication of junction transistors | |
RU173641U1 (ru) | Тестовый планарный p-n-p транзистор | |
JP2020072162A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP7251616B2 (ja) | 半導体装置および製造方法 | |
Caussanel et al. | Doping-Type Dependence of Damage in Silicon Diodes Exposed to X-Ray, Proton, and He $^{+} $ Irradiations | |
JP2012156178A (ja) | 絶縁ゲートバイポーラトランジスタの検査方法、製造方法、及びテスト回路 | |
CN112466770A (zh) | 基于异质结器件热电子效应测试结构及表征方法 | |
JP2020136583A (ja) | Cv測定に用いるための抵抗率校正用半導体ウェーハ及びその作製方法 | |
JPS5871655A (ja) | 半導体装置 | |
RU2783629C1 (ru) | Стабилитрон на структуре "кремний на изоляторе" | |
JP7036198B2 (ja) | 半導体装置、半導体ウエハおよび半導体装置の製造方法 | |
JP3101364B2 (ja) | 絶縁ゲートバイポーラトランジスタのテストデバイス | |
CN115274436B (zh) | 一种快恢复二极管及其制备方法 | |
CN113540222B (zh) | 一种高压双极晶体管 | |
Reisch | Carrier multiplication and avalanche breakdown in self-aligned bipolar transistors | |
Rajen | Measuring Charged Particle Beam Fluence Beyond 1015 neq/cm2 Using Planar and 3D Silicon Diodes |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20200402 |