RU2535283C1 - Manufacturing method of high-power shf ldmos transistors - Google Patents
Manufacturing method of high-power shf ldmos transistors Download PDFInfo
- Publication number
- RU2535283C1 RU2535283C1 RU2013128936/28A RU2013128936A RU2535283C1 RU 2535283 C1 RU2535283 C1 RU 2535283C1 RU 2013128936/28 A RU2013128936/28 A RU 2013128936/28A RU 2013128936 A RU2013128936 A RU 2013128936A RU 2535283 C1 RU2535283 C1 RU 2535283C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gate
- polysilicon
- substrate
- source
- teeth
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электронной полупроводниковой технике, в частности к методам изготовления мощных кремниевых СВЧ LDMOS (Lateral Diffused Metal Oxide Semiconductor) транзисторов, и может быть использовано для создания на их основе радиоэлектронной аппаратуры нового поколения.The invention relates to electronic semiconductor technology, in particular, to methods for manufacturing high-power silicon microwave LDMOS (Lateral Diffused Metal Oxide Semiconductor) transistors, and can be used to create a new generation of electronic equipment on their basis.
Известен способ изготовления фирмой «Philips Semiconductors» мощного кремниевого СВЧ LDMOS транзистора 4-го поколения типа BLF 2022-90 с диапазоном рабочих частот до 2,0…2,2 ГГц и уровнем отдаваемых в нагрузку мощностей до 90 Вт [1], выбранный в качестве 1-го аналога, включающий: создание сквозных истоковых p+-перемычек в высокоомном эпитаксиальном p--слое исходной кремниевой p-p+-подложки; выращивание подзатворного диэлектрика толщиной 480 Å на лицевой поверхности p--слоя подложки, нанесение на подзатворный диэлектрик слоя поликремния и легирование его фосфором; формирование из слоя поликремния методом фотолитографии электродов затвора элементарных ячеек в виде узких (0,82 мкм) продольных зубцов прямоугольного сечения протяженностью 330 мкм; создание в высокоомном p--слое подложки p-карманов, трехступенчатых слаболегированных n--областей стока и высоколегированных n+-областей стока и истока элементарных ячеек посредством внедрения в подложку соответственно ионов бора, фосфора и мышьяка при использовании в качестве защитной маски поликремниевых электродов затвора и слоев фоторезиста и последующего диффузионного перераспределения внедренных в подложку примесей; осаждение толстого (0,8…1,0 мкм) межслойного диэлектрика на лицевую поверхность подложки и вскрытие в нем методом фотолитографии контактных окон над поликремниевыми затворными зубцами, истоковыми p+-перемычками и высоколегированными n+-областями стока и истока элементарных ячеек; формирование металлических экранов, электродов стока, истока и шунтирующих прослоек поликремниевых затворных зубцов элементарных ячеек методом фотолитографии из трехслойного покрытия Ti (0,08 мкм) / TiW (0,14 мкм) / Au (1,24 мкм) на лицевой поверхности подложки и общего металлического электрода истока транзисторной структуры на ее тыльной стороне.A known method of manufacturing by Philips Semiconductors a high-power silicon microwave LDMOS transistor of the 4th generation type BLF 2022-90 with a range of operating frequencies up to 2.0 ... 2.2 GHz and the level of power transferred to the load up to 90 W [1], selected in as the first analogue, including: the creation of through source p + jumper wires in a high-resistance epitaxial p - layer of the initial silicon p - p + substrate; growing a gate dielectric with a thickness of 480 Å on the front surface of the p - layer of the substrate, applying a layer of polysilicon on the gate dielectric and doping it with phosphorus; the formation of a polysilicon layer by photolithography of the gate electrode of the unit cells in the form of narrow (0.82 μm) longitudinal teeth of rectangular cross section with a length of 330 μm; creation of p-pockets in the high-resistance p - layer, three-stage lightly doped n - -regions of the drain, and highly doped n + -regions of the drain and the source of unit cells by introducing boron, phosphorus, and arsenic ions into the substrate, respectively, using a shutter polysilicon electrode as a protective mask and layers of photoresist and subsequent diffusion redistribution of impurities embedded in the substrate; deposition of a thick (0.8 ... 1.0 μm) interlayer dielectric on the front surface of the substrate and opening in it by photolithography of contact windows above the polysilicon gate teeth, source p + jumper wires and highly doped n + regions of the drain and the source of unit cells; the formation of metal screens, drain electrodes, source and shunt interlayers of polysilicon gate teeth of unit cells by photolithography from a three-layer coating Ti (0.08 μm) / TiW (0.14 μm) / Au (1.24 μm) on the front surface of the substrate and the total a metal electrode of the source of the transistor structure on its back side.
Основной недостаток 1-го способа-аналога состоит в том, его реализация в промышленном производстве из-за необходимости вскрытия узких (0,25…0,3 мкм) протяженных (330 мкм) контактных окон в толстом межслойном диэлектрике над поликремниевыми затворными зубцами элементарных ячеек и их последующего шунтирования золотым покрытием требует наличия дорогостоящего прецизионного технологического оборудования и «эксклюзивных» технологических процессов с субмикронными проектными нормами, которые отсутствуют у большинства возможных потенциальных производителей приборов данного класса.The main disadvantage of the 1st analogue method is that it is implemented in industrial production because of the need to open narrow (0.25 ... 0.3 μm) long (330 μm) contact windows in a thick interlayer dielectric above the polysilicon gate teeth of the unit cells and their subsequent shunting with gold plating requires the availability of expensive precision technological equipment and “exclusive” technological processes with submicron design standards that are absent in most potential manufacturers of devices of this class.
В качестве 2-го аналога выбран более доступный и менее дорогостоящий способ изготовления отечественных мощных кремниевых СВЧ LDMOS транзисторов [2], в котором: поликремниевые электроды затвора элементарных транзисторных ячеек, пролегированные фосфором, выполнены в виде узких (0,7…0,72 мкм) протяженных (340 мкм) продольных зубцов прямоугольного сечения с рядом прилегающих к ним со стороны истока ответвленных контактных площадок; электроды стока, истока, экранирующие электроды элементарных ячеек и шины, шунтирующие поликремниевые затворные зубцы через примыкающие к ним ответвленные контактные площадки сформированы из слоя алюминия с добавками меди и кремния (AlCuSi) толщиной 2,0…2,2 мкм; в высокоомном эпитаксиальном p--слое исходной кремниевой p-p+-подложки до выращивания подзатворного диэлектрика на ее лицевой поверхности и формирования p-карманов, под ответвленными контактными площадками затворных зубцов предварительно создаются дополнительные локальные n+-области с более высокой степенью легирования по сравнению с формируемыми позже p-карманами; оптимальное расстояние между ответвленными контактными площадками в каждом затворном зубце элементарной ячейки и соответственно количество ответвленных контактных площадок определяются регламентируемыми формулой изобретения [2] аналитическими соотношениями Wотв=[к·d/(ρз пов·fмакс)]1/2 (мкм) и Nкон.отв=Wяч/Wот (шт), где коэффициент к=1.47·106 мкм/Ф, d - толщина подзатворного диэлектрика в мкм, ρз пов - удельное поверхностное сопротивление затворных зубцов в Ом/□, Wяч - протяженность затворных зубцов ячеек в мкм, ·fмакс - максимальная рабочая частота транзисторной LDMOS структуры в ГГц. Так расчет показывает, что для транзисторной структуры с d=0,025 мкм, Wяч=340 мкм, ρз пов=20 Ом/□, предназначенной для работы в диапазоне частот fмакс≤3,0 ГГц, оптимальное расстояние между ответвленными контактными площадками затворных зубцов и их количество в каждом затворном зубце должно составлять Wотв=25 мкм и Nкон.отв=13 шт. Такое большое количество ответвленных контактных площадок затвора, обусловленное прежде всего высоким ρз пов~20 Ом/□, приводит к серьезному усложнению топологии транзисторной структуры, возрастанию шага структуры, значительному увеличению ее паразитных межэлектродных емкостей затвор-исток и, как результат, к уменьшению количества кристаллов на пластине и снижению процента выхода годных кристаллов с пластины, существенному ухудшению частотных и энергетических параметров прибора. Таким образом, основной недостаток 2-го способа-аналога состоит в том, что в нем поликремниевые электроды затвора элементарных ячеек и примыкающие к ним ответвленные контактные площадки для снижения ρз пов легируются только фосфором, но не шунтируются дополнительно силицидами тугоплавких металлов, имеющих на порядок более низкие удельные поверхностные сопротивления (~1,0…2,5 Ом/□). В частности, при ρз пов=1,0 Ом/□ и указанных выше значениях d=0,025 мкм, Wяч=340 мкм, fмакс=3,0 ГГц оптимальное расстояние между ответвленными контактными площадками затвора можно увеличить до 111 мкм, а количество ответвленных контактных площадок в каждом затворном зубце уменьшить до 3-х и в результате поднять диапазон рабочих частот транзисторной структуры до 3,6…3,8 ГГц, и реализовать при этом коэффициент усиления по мощности не менее 8,0…10 дБ.As the second analogue, a more affordable and less expensive method of manufacturing domestic high-power silicon microwave LDMOS transistors [2] was chosen, in which: polysilicon electrodes of the gate of elementary transistor cells doped with phosphorus are made in the form of narrow (0.7 ... 0.72 μm ) extended (340 μm) longitudinal teeth of rectangular cross section with a number of branched contact pads adjacent to them from the source side; drain and source electrodes, shielding electrodes of unit cells and buses, shunting polysilicon gate teeth through branch pads adjacent to them are formed from an aluminum layer with copper and silicon additives (AlCuSi) 2.0 ... 2.2 microns thick; in the high-resistance epitaxial p - layer of the initial silicon p - p + substrate before growing the gate insulator on its front surface and forming p pockets, additional local n + regions with a higher degree of doping are preliminarily created under the branched contact areas of the gate teeth with later formed p-pockets; the optimal distance between the branch contact pads in each unit cell of the gate tooth and accordingly the number of branch contact pads are defined by the claims regulated [2] analytical relations W = otv [k · d / (ρ s dressings max · f)] 1/2 (microns) and N kon.otv Cell # = W / W of (pieces) where the coefficient k = 1.47 × 10 6 m / F, d - the thickness of the gate dielectric in microns, ρ of dressings - surface resistivity in ohms of the gate teeth / □, W cell - the length of the gate teeth of the cells in microns, · f max - maximum working the frequency of the transistor LDMOS structure in GHz. Since the calculation shows that for a transistor structure with d = 0,025 mm, W = 340 microns Cell #, ρ s = dressing 20 ohms / □, designed for operation in the frequency range f max ≤3,0 GHz, the optimal distance between the branch gate pads and their number of teeth in each tooth of the bolt holes must be W = 25 mm and N = kon.otv 13 pcs. Such a large number of branch contacts gate pads due primarily high ρ of dressings ~ 20 ohm / □, leads to a serious complication topology transistor structure, ascending structure pitch, a significant increase in its stray interelectrode capacitance of the gate-source and as a result, to reduce the number of crystals on the plate and reducing the percentage of yield of suitable crystals from the plate, a significant deterioration in the frequency and energy parameters of the device. Thus, the main disadvantage of the 2nd method-analog is that it polysilicon gate electrodes of the unit cells and the adjacent branched pads to reduce ρ of dressings are doped only with phosphorus, but are not shunted further silicides of refractory metals having an order lower specific surface resistances (~ 1.0 ... 2.5 Ohm / □). In particular, for dressing ρ s = 1.0 ohm / □ and the above values of d = 0,025 mm, W = 340 microns Cell #, f max = 3.0 GHz, the optimal distance between the branch gate contact pads can be increased to 111 microns and reduce the number of branched contact pads in each gate tooth to 3 and, as a result, raise the operating frequency range of the transistor structure to 3.6 ... 3.8 GHz, and at the same time realize a power gain of at least 8.0 ... 10 dB.
Известен способ изготовления фирмой «Ericsson Microelectronics» мощных кремниевых СВЧ LDMOS транзисторов, способных на частоте 2,14 ГГц при напряжении питания по стоку Uс.пит=28 В отдать в нагрузку мощность до 120 Вт с коэффициентом усиления по мощности Кур=13 дБ, предназначенных для работы в базовых станциях сотовой связи в диапазоне частот 1,8…2,0 ГГц [3], выбранный в качестве 3-го аналога, у которых: металлические электроды стока элементарных ячеек состоят из 2-х слоев золота - нижнего толщиной 1,0 мкм и 2-го верхнего толщиной 1,8 мкм с барьерным подслоем TiW/TiW(N)/TiW в каждом из них; легированные фосфором n+-поликремниевые затворные зубцы транзисторных ячеек шириной 0,6 мкм, сформированные на тонком (500 Å) подзатворном диэлектрике, включает в свой состав ряд последовательно соединенных отрезков прямоугольного сечения конкретной протяженности, прошунтированных сверху полицидом молибдена (MoSi2) толщиной 2500 Å с удельным поверхностным сопротивлением 2,5 Ом/□, а полицидные отрезки затворных зубцов, в свою очередь, точечно-прошунтированный сплошными металлическими шинами, сформированными методом фотолитографии из 2-го слоя золота и размещенными на верхней поверхности двухуровневого межслойного диэлектрика над истоковыми p+-перемычками элементарных ячеек; экранирующие электроды выполнены методом фотолитографии из нижнего (1-го) слоя золота как продолжение электродов истока ячеек, при этом экранирующие электроды расположены на межслойном диэлектрике 1-го уровня и полностью окаймляют по периферии полицидные затворные зубцы транзисторных ячеек. При таком исполнении транзисторной LDMOS структуры резко возрастает вероятность появления дополнительных закороток и токов утечки между экранирующими электродами и полицидными затворными зубцами элементарных ячеек, что приводит к снижению процента выхода годных кристаллов на пластине и является одним из существенных недостатков 3-го аналога.A known method of manufacturing a firm "Ericsson Microelectronics" high-power silicon microwave LDMOS transistors, capable of a frequency of 2.14 GHz with a supply voltage across the drain U s.pit = 28 V to give the load power up to 120 W with a power gain of K ur = 13 dB designed to operate in cellular base stations in the frequency range 1.8 ... 2.0 GHz [3], selected as the third analogue, in which: metal drain electrodes of unit cells consist of 2 layers of gold - lower thickness 1.0 μm and the second upper 1.8 μm thick with a TiW / TiW (N) / TiW barrier sublayer in each of them; phosphorus-doped n + -siliconium gate teeth of transistor cells 0.6 μm wide, formed on a thin (500 Å) gate dielectric, includes a number of series-connected segments of a rectangular section of a specific length, shunted from above with a molybdenum polyoxide (MoSi 2 ) 2500 Å thick with a specific surface resistance of 2.5 Ohm / □, and the polycide segments of the gate teeth, in turn, are point-bonded with solid metal tires formed by photolithography from the 2nd layer I have gold and placed on the upper surface of the two-level interlayer dielectric over the source p + -peremychkami unit cells; the shielding electrodes are made by photolithography from the lower (1st) layer of gold as a continuation of the source electrodes of the cells, while the shielding electrodes are located on the interlayer dielectric of the 1st level and completely surround the polycide gate teeth of the transistor cells around the periphery. With this design of the transistor LDMOS structure, the likelihood of additional short-circuits and leakage currents between the shielding electrodes and the polycide gate teeth of the unit cells increases sharply, which leads to a decrease in the yield of suitable crystals on the wafer and is one of the significant drawbacks of the third analogue.
В качестве прототипа выбран усовершенствованный фирмой NXP способ изготовления мощных кремниевых СВЧ LDMOS транзисторов шестого и последующих поколений [4], которые в диапазоне рабочих частот до 3,6 ГГц при напряжении питания по стоку Uс.пит=28 В способны отдать в нагрузку мощность до 150 Вт при коэффициенте усиления по мощности Кур=10…14 дБ и коэффициенте полезного действия стоковой цепи ηс=48…55%. Такие результаты достигнуты за счет: снижения минимального топологического размера транзисторной структуры по сравнению с 1-м аналогом с 0,35 мкм до 0,14 мкм; уменьшения шага элементарной транзисторной ячейки с 32,6 до 25 мкм; уменьшения величины выходной емкости, приходящейся на единицу протяженности затвора в 1,6…2,0 раза; уменьшения ширины поликремниевых затворных зубцов ячеек с 0,82 мкм до 0,3…0,4 мкм; образования локальных диэлектрических прослоек («спейсеров») на боковых вертикальных гранях поликремниевых затворных зубцов транзисторных ячеек и вскрытия контактных окон в конформном диэлектрическом покрытии на лицевой поверхности затворных зубцов; шунтирования поликремниевых затворных зубцов ячеек силицидом кобальта (CoSi2) вместо золотого покрытия Ti/TiW/Au; создания экранирующих электродов транзисторных ячеек из вольфрама, а не из золотого покрытия Ti/TiW/Au; замены остродефицитной и дорогостоящей двухуровневой золотой металлизации на более доступную и менее дорогостоящую пятиуровневую металлизацию алюминий-медь при формировании электродов стока и истока транзисторных ячеек и общих шин стока и затвора транзисторной структуры; формирования вместо одноуровневого более толстого четырех-пятиуровневого межслойного диэлектрика на лицевой поверхности подложки.The method of manufacturing high-power silicon microwave LDMOS transistors of the sixth and subsequent generations [4], which in the operating frequency range up to 3.6 GHz at a drain voltage of U s.pit = 28 V, is capable of delivering up to 150 W with a power gain K ur = 10 ... 14 dB and a drain circuit efficiency η с = 48 ... 55%. Such results were achieved due to: reduction of the minimum topological size of the transistor structure in comparison with the first analog from 0.35 μm to 0.14 μm; reducing the step of the unit transistor cell from 32.6 to 25 microns; reducing the value of the output capacity per unit length of the shutter 1.6 ... 2.0 times; reducing the width of polysilicon gate teeth of the cells from 0.82 microns to 0.3 ... 0.4 microns; the formation of local dielectric layers (“spacers”) on the lateral vertical faces of the polysilicon gate teeth of transistor cells and opening contact windows in a conformal dielectric coating on the front surface of the gate teeth; shunting of polysilicon gate teeth of cells with cobalt silicide (CoSi 2 ) instead of the gold coating Ti / TiW / Au; creating shielding electrodes of transistor cells from tungsten, and not from a gold coating Ti / TiW / Au; replacing acutely deficient and expensive two-level gold metallization with a more affordable and less expensive five-level aluminum-copper metallization in the formation of drain electrodes and the source of transistor cells and common drain and gate buses of the transistor structure; formation instead of a single-level thicker four-five-level interlayer dielectric on the front surface of the substrate.
Выполнение перечисленных выше нововведений предъявляет еще более жесткие требования по сравнению с первым и третьим аналогами к прецизионности используемого технологического оборудования и минимальным топологическим размерам транзисторной структуры, что делает возможность реализации способа-прототипа с приемлемым для организации рентабельного выпуска изделий процентом выхода годных структур на пластине для многих потенциальных производителей приборов данного класса крайне проблематичной. Это один из основных недостатков прототипа.The implementation of the above innovations imposes even more stringent requirements, compared with the first and third counterparts, for the precision of the used technological equipment and the minimum topological dimensions of the transistor structure, which makes it possible to implement the prototype method with a percentage of suitable structures on the plate acceptable for the organization of cost-effective production of products for many potential manufacturers of devices of this class are extremely problematic. This is one of the main disadvantages of the prototype.
Технический результат настоящего изобретения - создание современной базовой нанотехнологии изготовления мощных кремниевых СВЧ LDMOS транзисторов с диапазоном рабочих частот до 3,0…3,6 ГГц на более доступном и менее дорогостоящем технологическом оборудовании.The technical result of the present invention is the creation of modern basic nanotechnology for the manufacture of high-power silicon microwave LDMOS transistors with a frequency range of up to 3.0 ... 3.6 GHz on more affordable and less expensive technological equipment.
Технический результат достигается следующим.The technical result is achieved as follows.
1. В известном способе изготовления мощных кремниевых СВЧ LDMOS транзисторов, включающем создание сквозных истоковых p+-перемычек элементарных транзисторных ячеек в высокоомном эпитаксиальном p--слое исходной кремниевой p-p++-подложки, выращивание подзатворного диэлектрика на лицевой поверхности подложки, нанесение на подзатворный диэлектрик слоя поликремния и легирование его фосфором, формирование из слоя поликремния методом фотолитографии электродов затвора элементарных ячеек в виде узких продольных зубцов прямоугольного сечения с рядом прилегающих к ним со стороны истока ответвленных контактных площадок, создание в высокоомном p--слое подложки p-карманов, многоступенчатых слаболегированных n--областей стока и высоколегированных n+-областей стока и истока элементарных ячеек посредством внедрения в подложку соответственно ионов бора, фосфора и мышьяка при использовании в качестве защитной маски поликремниевых электродов затвора и слоев фоторезиста и последующего диффузионного перераспределения внедренных в подложку примесей, поэтапное осаждение многоуровнего межслойного диэлектрика на лицевую поверхность подложки и поэтапное вскрытие в нем методом фотолитографии контактных окон над высоколегированными p+-перемычками и истоковыми n+-областями, поликремниевыми электродами затвора и высоколегированными n+-областями стока элементарных ячеек, образование силицидов и полицидов тугоплавких металлов на кремнии и поликремнии во вскрытых окнах, формирование металлических многоуровневых электродов стока и истока, заземленных на исток экранирующих электродов и металлических шин, точечно-шунтирующих полицидные затворные зубцы транзисторных ячеек на лицевой поверхности подложки и общего металлического электрода истока транзисторной структуры на ее тыльной стороне, нанесенный на подзатворный диэлектрик поликремний покрывают тугоплавким металлом, высокотемпературным отжигом формируют полицид тугоплавкого металла на поверхности поликремния, методом фотолитографии создают из полицида тугоплавкого металла и расположенного под ним слоя поликремния полицидные затворные зубцы элементарных ячеек с прилегающими к ним со стороны истока ответвленными контактными площадками и используют их в качестве защитной маски при внедрении в подложку ионов бора, фосфора и мышьяка при формировании соответственно p-карманов, многоступенчатых слаболегированных n--областей стока и высоколегированных n+-областей стока и истока элементарных ячеек, а точечное шунтирование полицидных затворных зубцов ячеек металлическими шинами осуществляют через примыкающие к затворным зубцам полицидные ответвленные контактные площадки, причем в высокоомном эпитаксиальном p--слое подложки под ответвленными контактными площадками поликремниевых затворных зубцов формируют дополнительные локальные высоколегированные n+-области с более высокой степенью легирования по сравнению с p-карманами элементарных ячеек.1. In a known method for the manufacture of high-power silicon microwave LDMOS transistors, including the creation of through-source p + jumper elementary transistor cells in a high-resistance epitaxial p - layer of the original silicon p - p ++ substrate, growing a gate dielectric on the front surface of the substrate, applying to gate dielectric of a polysilicon layer and doping it with phosphorus, formation of a gate of elementary cells in the form of narrow longitudinal teeth of rectangular cross section from a polysilicon layer by photolithography with a number of branched contact pads adjacent to them from the source side, creating p-pockets in the high-resistance p - layer, multi-stage lightly doped n - drain regions and highly doped drain n + regions and the source of unit cells by introducing boron ions into the substrate, respectively, phosphorus and arsenic when using a shutter polysilicon electrode and photoresist layers as a protective mask and the subsequent diffusion redistribution of impurities embedded in the substrate, phased deposition of multilevel of its interlayer dielectric on the front surface of the substrate and phased opening in it by the method of photolithography of the contact windows over the high doped p + jumper and source n + regions, polysilicon gate electrodes and high doped n + regions of the drain of unit cells, the formation of silicides and polysilicides of silicium metals and polysilicon in the opened windows, the formation of metal multilevel drain and source electrodes, grounded to the source of the shielding electrodes and metal buses, dot-shun polishing silicon polycide gate teeth of the transistor cells on the front surface of the substrate and the common metal electrode, the source of the transistor structure on its back side is coated with a polysilicon dielectric gate, a high-temperature annealing form a polycrystalline polysilicon on the surface of the polysilicon, photolithography method beneath it a layer of polysilicon polycid gate teeth of the unit cells adjacent to them with a hundred the source rons are branched contact pads and use them as a protective mask when boron, phosphorus and arsenic ions are introduced into the substrate during the formation of p-pockets, multistage lightly doped n - regions of the drain and highly doped n + regions of the drain and the source of unit cells, and the point shunting of polycide gate teeth of the cells with metal tires is carried out through polycid branch pads adjacent to the gate teeth, and in the high-resistance epitaxial p - layer The ligaments under the branched contact pads of the polysilicon gate teeth form additional local highly doped n + regions with a higher degree of doping as compared to the p-pockets of unit cells.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается: формированием полицида тугоплавкого металла посредством нанесения тугоплавкого металла на всю поверхность пролегированного фосфором слоя поликремния и последующего высокотемпературного отжига кремниевой подложки с тугоплавким металлом в определенной среде на регламентированном формулой изобретения этапе изготовления транзисторной структуры; формированием полицидных затворных зубцов элементарных ячеек совместно с прилегающими к ним со стороны истока ответвленными контактными площадками методом фотолитографии непосредственно из поликремния, прошунтированного полицидом тугоплавкого металла, а не отдельно из поликремния и последующего шунтирования уже сформированных затворных зубцов полицидом тугоплавкого металла, как это имеет место в способе-прототипе; использованием в качестве защитной маски при внедрении в подложку ионов бора, фосфора и мышьяка при создании соответственно p-карманов, слаболегированных n--областей стока и высоколегированных n+-областей стока и истока элементарных ячеек полицидных, а не поликремниевых электродов затвора; формированием дополнительных локальных n+-областей под ответвленными контактными площадками затвора с регламентированной формулой изобретения степенью легирования и на определенном этапе изготовления транзисторной структуры. Таким образом, заявляемый способ изготовления мощных кремниевых СВЧ LDMOS транзисторов отвечает критерию изобретения «новизна».Comparative analysis with the prototype shows that the inventive method is different: the formation of a high-melting metal polyoxide by depositing a high-melting metal on the entire surface of the phosphorus-coated polysilicon layer and subsequent high-temperature annealing of the silicon substrate with high-melting metal in a certain medium at the stage of manufacture of the transistor structure regulated by the claims; the formation of polycidic gate teeth of the unit cells together with the branched contact pads adjacent to them on the source side by photolithography directly from polysilicon shunted by the refractory metal polycide, and not separately from polysilicon and subsequent bypassing of the already formed gate teeth by the refractory metal polycide, as is the case in the method prototype; the use of boron, phosphorus, and arsenic ions when introducing into the substrate, when creating p-pockets, lightly doped n - -regions of the drain and highly doped n + -regions of the drain and the source of the unit cells of polycidic, rather than polysilicon, gate electrodes; the formation of additional local n + -regions under the branched gate contact pads with the degree of doping regulated by the claims and at a certain stage of the manufacturing of the transistor structure. Thus, the claimed method of manufacturing high-power silicon microwave LDMOS transistors meets the criteria of the invention of "novelty."
Создание в заявляемом способе полицида тугоплавкого металла на всей поверхности осажденного на подзатворный диэлектрик и пролегированного фосфором слоя поликремния, позволяет:The creation of the inventive method of polycide refractory metal on the entire surface deposited on the gate dielectric and phosphorus-doped polysilicon layer allows you to:
- сформировать полицидные затворные зубцы элементарных транзисторных ячеек методом фотолитографии непосредственно из полицида тугоплавкого металла и расположенного под ним слоя n+-поликремния;- to form the polycide gate teeth of the elementary transistor cells by photolithography directly from the polycide of the refractory metal and the layer of n + -silicon located below it;
- исключить процесс формирования локальных диэлектрических прослоек («спейсеров») на боковых вертикальных гранях поликремниевых электродов затвора или вскрытия контактных окон в межслойном диэлектрике над узкими поликремниевыми затворными зубцами элементарных ячеек методом фотолитографии, предназначенных для последующего шунтирования поликремниевых затворных зубцов полицидами тугоплавких металлов, как это имеет место в прототипе и 3-м аналоге;- to exclude the process of formation of local dielectric interlayers (“spacers”) on the lateral vertical faces of the polysilicon gate electrodes or opening contact windows in the interlayer dielectric above narrow polysilicon gate teeth of the unit cells by photolithography, intended for subsequent shunting of polysilicon gate valves with metal alloys that are polysilicon place in the prototype and the 3rd analogue;
- реализовать упрощенный и более экономичный по сравнению с прототипом технологический маршрут изготовления транзисторной LDMOS структуры на доступном и относительно недорогом отечественном технологическом оборудовании с топологическими проектными нормами, сопоставимыми с шириной полицидных электродов затвора элементарных ячеек.- to implement a simplified and more economical compared to the prototype technological route for manufacturing a transistor LDMOS structure on affordable and relatively inexpensive domestic technological equipment with topological design standards comparable to the width of the polycide gate electrode of the unit cells.
Формирование в заявляемом способе под ответвленными контактными площадками электродов затвора элементарных ячеек дополнительных локальных, более высоколегированных по сравнению с p-карманами n+-областей, создаваемых в отличие от 2-го аналога после выращивания подзатворного диэлектрика и образования поликремниевых электродов затвора, позволяет:The formation in the inventive method under the branched contact pads of the gate electrodes of the elementary cells of additional local, more highly alloyed n + -regions in comparison with the p-pockets, created in contrast to the second analog after growing the gate dielectric and the formation of polysilicon gate electrodes, allows:
- исключить возможность проникновения акцепторной примеси в высокоомный p--слой подложки под ответвленные контактные площадки затворных зубцов ячеек в процессе образования p-карманов;- to exclude the possibility of the acceptor impurity penetrating into the high-resistance p - layer of the substrate under the branched contact pads of the gate teeth of the cells during the formation of p-pockets;
- обеспечить идентичный фронт продвижения акцепторной и донорной примесей под полицидными затворными зубцами транзисторных ячеек по всей их протяженности в сторону стока и реализовать таким образом одинаковую длину индуцированного n-канала вдоль всей протяженности полицидных затворных зубцов.- to provide an identical front for the advancement of acceptor and donor impurities under the polycide gate teeth of transistor cells along their entire length towards the drain and thus realize the same length of the induced n-channel along the entire length of the polycide gate teeth.
Кроме того, формирование в заявляемом способе многоступенчатых слаболегированных n--областей элементарных ячеек вместо одноступенчатых в способе-прототипе, позволяет:In addition, the formation in the claimed method of multi-stage lightly doped n - regions of unit cells instead of single-stage in the prototype method allows you to:
- обеспечить более однородное по сравнению с прототипом распределение электрического поля в многоступенчатых слаболегированных n--областях стока с пониженной величиной его напряженности на краях n--ступеней, непосредственно примыкающих к высоколегированной n+-области стока и p-карману элементарных ячеек;- to provide a more uniform distribution of the electric field in comparison with the prototype in multistage, lightly doped n - -regions of the drain with a reduced value of its intensity at the edges of n -- steps, directly adjacent to the high-doped n + -region of the drain and the p-pocket of unit cells;
- реализовать пробивные напряжения стокового p-n перехода на уровне 75…80 В и обеспечить таким образом возможность работы транзистора при напряжении питания по стоку свыше 32 В, а следовательно, при прочих равных условиях повысить величину отдаваемой им в нагрузку мощности.- to realize the breakdown voltage of the drain p-n junction at the level of 75 ... 80 V and thus ensure the possibility of the transistor working at a supply voltage over the drain of more than 32 V, and therefore, ceteris paribus, increase the amount of power transferred to the load.
В предлагаемом изобретении новая совокупность, предназначенность и последовательность выполнения технологических операций позволяет в отличие от способа-прототипа создать на более доступном и менее дорогостоящем технологическом оборудовании более экономичный способ изготовления мощных кремниевых СВЧ LDMOS транзисторов с диапазоном рабочих частот до 3,0…3,6 ГГц, работающих при напряжениях питания свыше 32 В с улучшенными энергетическими параметрами, повышенным процентом выхода годных кристаллов на пластине, то есть проявляет новое техническое свойство. Следовательно, заявляемый способ соответствует критерию «изобретательский уровень».In the present invention, the new combination, purpose and sequence of technological operations allows, in contrast to the prototype method, to create on a more affordable and less expensive technological equipment a more economical method of manufacturing high-power silicon microwave LDMOS transistors with a frequency range of up to 3.0 ... 3.6 GHz operating at supply voltages above 32 V with improved energy parameters, an increased percentage of yield of suitable crystals on the wafer, that is, it shows a new technology physical property. Therefore, the claimed method meets the criterion of "inventive step".
На фигурах 1…7 изображены основные этапы изготовления СВЧ LDMOS транзисторных структур согласно заявляемому способу, где введены следующие обозначения:In figures 1 ... 7 shows the main stages of the manufacture of microwave LDMOS transistor structures according to the claimed method, where the following notation is introduced:
1 - исходная кремниевая p-p++-подложка с высокоомным эпитаксиальным и высоколегированным слоями p-типа проводимости;1 - initial silicon p - p ++ substrate with high-resistance epitaxial and highly doped p-type layers;
2 - сквозные истоковые p+-перемычки элементарных транзисторных ячеек, выполненные из нескольких автономных блоков (21, 22, 23…) в высокоомном эпитаксиальном p--слое подложки;2 - through source p + jumper of elementary transistor cells made of several autonomous blocks (2 1 , 2 2 , 2 3 ...) in a high-resistance epitaxial p - layer of the substrate;
3 - подзатворный диэлектрик;3 - gate dielectric;
4 - легированный фосфором слой поликремния, осажденного на подзатворный диэлектрик;4 - phosphorus-doped layer of polysilicon deposited on a gate insulator;
5 - тугоплавкий металл, нанесенный на поликремний (4);5 - refractory metal deposited on polysilicon (4);
51 - полицид тугоплавкого металла, сформированной на поверхности поликремния (4);5 1 - polycide refractory metal formed on the surface of polysilicon (4);
6 - полицидные затворные зубцы элементарных транзисторных ячеек с примыкающими к ним со стороны истока ответвленными контактными площадками (61, 62), изготовленные методом фотолитографии из полицида тугоплавкого металла (51) и расположенного под ним слоя поликремния (4);6 - polycide gate teeth of elementary transistor cells with branched contact pads adjacent to them from the source side (6 1 , 6 2 ), made by the method of photolithography from polycide refractory metal (5 1 ) and a layer of polysilicon located under it (4);
7 - защитный слой фоторезиста;7 - a protective layer of photoresist;
8 - дополнительные локальные высоколегированные n+-области, сформированные в высокоомном p--слое подложки под ответвленными контактными площадками (61, 62) затворных зубцов элементарных ячеек;8 - additional local highly doped n + -regions formed in the high-resistance p - -layer of the substrate under the branched contact pads (6 1 , 6 2 ) of the gate teeth of the unit cells;
9 - ионы бора, внедренные в подложку для создания p-карманов элементарных ячеек;9 - boron ions embedded in the substrate to create p-pockets of unit cells;
91 - p-карманы элементарных ячеек, сформированные диффузионной разгонкой внедренной в подложку примеси бора;9 1 - p-pockets of unit cells formed by diffusion distillation of boron impurity embedded in the substrate;
10 - защитный слой фоторезиста;10 - a protective layer of photoresist;
11, 12 - высоколегированные n+-области стока и истока элементарных транзисторных ячеек;11, 12 - highly doped n + regions of the drain and source of elementary transistor cells;
131,2,3,4 - многоступенчатые слаболегированные n'-области элементарных транзисторных ячеек;13 1,2,3,4 - multistage lightly doped n'-regions of elementary transistor cells;
14 - первый уровень межслойного диэлектрика;14 - the first level of the interlayer dielectric;
15, 16 - первый уровень металлических электродов стока и истока элементарных транзисторных ячеек;15, 16 - the first level of the metal electrodes of the drain and the source of the elementary transistor cells;
17, 171 - первый уровень шунтирующих металлических шин полицидных затворных зубцов элементарных транзисторных ячеек;17, 17 1 - the first level of shunting metal busbars of polycidic gate teeth of transistor cells;
18 - второй уровень межслойного диэлектрика;18 - the second level of the interlayer dielectric;
19 - второй уровень металлических электродов стока элементарных транзисторных ячеек;19 - the second level of the metal electrodes of the drain of elementary transistor cells;
20 - металлические экранирующие электроды элементарных транзисторных ячеек;20 - metal shielding electrodes of elementary transistor cells;
21 - металлические шины, соединяющие экранирующие электроды с электродами истока (16) элементарных транзисторных ячеек;21 - metal buses connecting the shielding electrodes to the source electrodes (16) of the transistor unit cells;
22 - общий металлический электрод истока транзисторной структуры;22 - a common metal electrode of the source of the transistor structure;
23 - индуцированный n-канал, формируемый на прилегающих к подзатворному диэлектрику торцах p-карманов (91) элементарных ячеек при приложении положительного потенциала к электроду затвора элементарных транзисторных ячеек.23 - induced n-channel, formed at the ends of p-pockets (9 1 ) of unit cells adjacent to the gate dielectric when applying a positive potential to the gate electrode of the unit transistor cells.
ПримерExample
На основе заявляемого способа были изготовлены образцы мощных кремниевых n-канальных СВЧ LDMOS транзисторных структур (кристаллов) размером 4,2 мм×1,0 мм с длиной и суммарной протяженностью (шириной) индуцированного n-канала элементарных ячеек соответственно Lк=0.38…0,4 мкм и Wк=95 мм, с четырехступенчатой слаболегированной n--областью стока транзисторных ячеек и шагом структуры 26 мкм, рассчитанных на работу в диапзоне частот до 3,6 ГГц при напряжениях питания по стоку Uс.пит=28…36 В. Исходным материалом для изготовления кристаллов служили кремниевые p-p++-подложки (1), ориентированные по плоскости (100), с верхним высокоомным эпитаксиальным p--слоем толщиной 7,0…7,5 мкм и удельным сопротивлением ρp=10…12 Ом·см и нижним высоколегированным p++-слоем с ρр++=0,005 Ом·см.Based on the proposed method, samples were prepared of high-power silicon n-channel microwave LDMOS transistor structures (crystals) of 4.2 mm × 1.0 mm in size with the total length and length (width) of the induced n-channel unit cells, respectively, L k = 0.38 ... 0 , 4 μm and W k = 95 mm, with a four-stage lightly doped n - region of the drain of transistor cells and a structure pitch of 26 μm, designed to operate in the frequency range up to 3.6 GHz with drain supply voltages U s.pit = 28 ... 36 B. The starting material for the manufacture of crystals was silicon s p - p ++ -podlozhki (1), oriented along the (100) plane, the upper high-resistance epitaxial p - -fiber thickness of 7.0 ... 7.5 mm and a resistivity ρ p = 10 ... 12 ohm cm and lower highly doped p ++ layer with ρ p ++ = 0.005 Ohm · cm.
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
1. Внедрением в подложку ионов бора с энергией 80 кэВ и дозой 500 мкКл/см2 и последующим диффузионным перераспределением внедренной примеси при температуре Т=1100°C в среде азота формируют сквозные истоковые p+-перемычки (2, 21, 22, 23) элементарных ячеек в высокоомном эпитаксиальном p--слое подложки (1) - фиг.1, 3.1. The introduction of boron ions with an energy of 80 keV and a dose of 500 μC / cm 2 and the subsequent diffusion redistribution of the embedded impurity at a temperature of T = 1100 ° C in nitrogen form through source p + jumpers (2, 2 1 , 2 2 , 2 3 ) unit cells in the high-resistance epitaxial p - layer of the substrate (1) - Figs. 1, 3.
2. Пирогенным окислением кремния при Т=850°C выращивают на поверхности высокоомного эпитаксиального p--слоя подложки подзатворный диэлектрик (3) толщиной 500 Å, наносят на подзатворный диэлектрик слой поликремния (4) толщиной 0,35…0,4 мкм, легируют поликремний фосфором, последовательно осаждают на поликремний слой титана и нитрида титана (5) толщиной 0.25…0,3 мкм каждый, высокотемпературным (Т=900°C) отжигом кремниевой подложки в среде азота и водорода формируют полицид титана (51) на поверхности поликремния (4) - фиг.1.2. Pyrogenic oxidation of silicon at T = 850 ° C is used to grow a gate insulator (3) with a thickness of 500 Å on the surface of a high-resistance epitaxial p - layer of the substrate, a polysilicon layer (4) with a thickness of 0.35 ... 0.4 μm is applied to the gate insulator, doped polysilicon phosphorus, sequentially deposited on a polysilicon layer of titanium and titanium nitride (5) with a thickness of 0.25 ... 0.3 μm each, by high-temperature (T = 900 ° C) annealing of the silicon substrate in a nitrogen and hydrogen medium, titanium polycide (5 1 ) is formed on the surface of polysilicon (4) - figure 1.
3. Из полицида титана (51) и расположенного под ним слоя поликремния (4) методом фотолитографии создают полицидные электроды затвора элементарных ячеек (6) в виде узких (0,4…0,45 мкм) продольных зубцов прямоугольного сечения протяженностью Wяч=340 мкм с рядом примыкающих к затворным зубцам со стороны истока ответвленных контактных площадок (61, 62), с расстоянием между ними в каждом затворном зубце порядка Wот=110 мкм, покрывают стоковую часть транзисторных ячеек защитным слоем фоторезиста (7), внедряют в подложку ионы фосфора с энергией Е=60…80 кэВ и дозой D=50…60 мкКл/см2 и ионы бора (9) с Е=40…60 кэВ и D=3,0…5,0 мкКл/см2, удаляют фоторезист с лицевой поверхности подложки и последующей диффузионной разгонкой внедренных в подложку примесей формируют в высокоомном p--слое подложки высоколегированные локальные n+-области (8) под ответвленными контактными площадками (61, 62) затворных зубцов (6) и p-карманы (91) элементарных транзисторных ячеек - фиг.2, 3. 4.3. From the titanium polycide (5 1 ) and the polysilicon layer (4) located below it, the polycide gate electrodes of the unit cells (6) are created by photolithography in the form of narrow (0.4 ... 0.45 μm) rectangular longitudinal teeth with a length of W cell = 340 μm with a number of branched contact pads adjacent to the gate teeth from the source side (6 1 , 6 2 ), with a distance between them in each gate tooth of the order of W from = 110 μm, cover the drain part of the transistor cells with a protective layer of photoresist (7), introduce phosphorus ions with an energy of E = 60 ... 80 keV into the substrate dose of D = 50 ... 60 SCLC / cm 2 of boron ions and (9) with E = 40 ... 60 keV, D = 3.0 and 5.0 ... SCLC / cm 2, the photoresist is removed from the front surface of the substrate and subsequent diffusion embedded in distillation a substrate of impurities is formed in the high-resistance p - layer of the substrate by highly doped local n + regions (8) under the branched contact pads (6 1 , 6 2 ) of the gate teeth (6) and p-pockets (9 1 ) of the elementary transistor cells - figure 2 3.4.
4. Последовательным нанесением на лицевую сторону подложки нескольких защитных слоев фоторезиста, вскрытием методом фотолитографии в каждом из них стоковых и истоковых окон, внедрением в подложку через вскрытые окна ионов мышьяка и фосфора с определенными энергиями и дозами с использованием полицидных электродов затвора (6) и слоев фоторезиста (10) в качестве защитной маски и последующей совместной диффузионной разгонкой внедренных в подложку примесей при повышенной (900…1000°C) температуре в среде азота создают в высокоомном p--слое подложки высоколегированные n+-области стока (11), истока (12) и 4-х ступенчатые слаболегированные n--области стока (131,2,3,4) элементарных транзисторных ячеек - фиг.4.4. By sequentially applying several photoresist protective layers on the front side of the substrate, opening the drain and source windows in each of them using photolithography, introducing arsenic and phosphorus ions into the substrate through open windows with certain energies and doses using shutter polycide electrodes (6) and layers photoresist (10) as a protective mask and the subsequent joint diffusion distillation of impurities embedded in the substrate at an elevated (900 ... 1000 ° C) temperature in a nitrogen environment create a high-resistance p - layer substrate ki high-doped n + -regions of the drain (11), source (12) and 4-step lightly doped n - -regions of the drain (13 1,2,3,4 ) of the elementary transistor cells - figure 4.
5. Из предварительно нанесенного на лицевую сторону подложки слоя борофосфорносиликатного стекла формируют 1-ый уровень межслойного диэлектрика (14), в котором методом фотолитографии вскрывают контактные окна над высоколегированными n+-областями стока (11) и истока (12), истоковыми p+-перемычками (2, 21, 22, 23) и ответвленными контактными площадками (17) затворных зубцов элементарных ячеек, наносят на межслойный диэлектрик (14) металлическое покрытие AlCuSi толщиной 1,5…2,5 мкм и создают из него методом фотолитографии 1-ый уровень металлических электродов стока (15), истока (16, 161, 162) и шунтирующих шин (17, 171) полицидных затворных зубцов (6) элементарных транзисторных ячеек - фиг.5, 6.5. The first level of the interlayer dielectric (14) is formed from the layer of borophosphorosilicate glass previously applied on the front side of the substrate, in which contact windows are opened by photolithography over the highly doped n + regions of the drain (11) and source (12), the source p + - with jumpers (2, 2 1 , 2 2 , 2 3 ) and branched contact pads (17) of the gate teeth of unit cells, an AlCuSi metal coating 1.5 ... 2.5 μm thick is applied to the interlayer dielectric (14) and created from it by photolithography 1st level metal electronic odov drain (15), a source (16, 16 1, 16 2) and the shunt busbar (17, 17 1) polycide gate teeth (6) of elementary transistor cells - 5, 6.
6. Осаждают на лицевую сторону подложки 2-ой слой борофосфорносиликатного стекла (18), в котором методом фотолитографии вскрывают контактные окна над 1-ым уровнем металлических электродов стока (15), истока (16) и шин (17, 171), шунтирующих полицидные затворные зубцы элементарных ячеек, наносят на лицевую сторону подложки 2-ой слой металлического покрытия AlCuSi толщиной 1,0…3,0 мкм и формируют из него методом фотолитографии второй уровень металлических электродов стока (19) и шунтирующих шин полицидных затворных зубцов ячеек (на рисунках не показаны), а также экранирующие электроды транзисторных ячеек (20), соединенные с электродами истока (16) металлическими шинами (21). Общий металлический электрод истока транзисторной структуры (22) на тыльной стороне подложки создавался при напайке кристалла на теплоотводящую поверхность корпуса с помощью золотой прокладки, а индуцированный n-канал (23) образовывался на торцах p-карманов (91), прилегающих к подзатворному диэлектрику (3) при приложении положительного напряжения к электроду затвора транзисторной структуры - фиг.7.6. A second layer of borophosphorosilicate glass is deposited on the front side of the substrate (18), in which contact windows are opened by photolithography above the first level of metal drain electrodes (15), source (16) and buses (17, 17 1 ), shunting polycidic gate teeth of elementary cells, a second layer of AlCuSi metal coating 1.0–3.0 μm thick is applied to the front side of the substrate and a second level of metal drain electrodes (19) and shunt busbars of polycidic gate teeth of cells (on figures not shown), but also shielding electrodes of transistor cells (20) connected to the source electrodes (16) by metal buses (21). A common metal electrode of the source of the transistor structure (22) on the back side of the substrate was created when the crystal was soldered to the heat sink surface of the case using a gold gasket, and the induced n-channel (23) was formed at the ends of p-pockets (9 1 ) adjacent to the gate dielectric ( 3) when applying a positive voltage to the gate electrode of the transistor structure - Fig.7.
Кристаллы СВЧ LDMOS транзисторов в соответствии с вышеописанным технологическим маршрутом изготавливались на стандартном фотолитографическом оборудовании с минимальными проектными топологическими размерами 0,3…0,4 мкм, вместо 0,14 мкм в прототипе. Выход годных кристаллов на пластине составил 50…52%. Годные кристаллы, смонтированные в металлокерамическом корпусе КТ-25 без бериллиевой керамики имели пробивное напряжение стокового перехода Uс.проб=75…80 В и при напряжении питания по стоку Uс.проб=36 В в режиме класса АВ, длительности импульса tp=300 мкс, скважности Q=10, на частоте f=3,1 ГГц отдавали в нагрузку мощность Рвых=42…45 Вт при коэффициенте усиления по мощности Кур=11…14 дБ и коэффициенте полезного действия стоковой цепи ηс=42…46%.Crystals of microwave LDMOS transistors in accordance with the above technological route were made using standard photolithographic equipment with minimum design topological sizes of 0.3 ... 0.4 μm, instead of 0.14 μm in the prototype. The yield of suitable crystals on the plate was 50 ... 52%. Suitable crystals mounted in the KT-25 metal-ceramic case without beryllium ceramics had a breakdown voltage of the drain junction U sample = 75 ... 80 V and with a supply voltage across the drain U sample = 36 V in class AB mode, pulse duration t p = 300 μs, duty cycle Q = 10, at a frequency f = 3.1 GHz, the power P out = 42 ... 45 W was transferred to the load with a power gain K ur = 11 ... 14 dB and a drain coefficient η s = 42 ... 46%
Сопоставляя приведенные параметры с аналогичными параметрами прототипа и других известных зарубежных мощных кремниевых СВЧ LDMOS транзисторов, имеющих приблизительно такие же конструктивные и электрофизические параметры базового кристалла и рассчитанных на тот же диапазон рабочих частот (3,0…3,6 ГГц) и отдаваемых в нагрузку импульсных мощностей (10…120 Вт), можно сделать следующие выводы.Comparing the above parameters with similar parameters of the prototype and other well-known foreign powerful silicon microwave LDMOS transistors having approximately the same structural and electrophysical parameters of the base crystal and designed for the same operating frequency range (3.0 ... 3.6 GHz) and pulsed to the load power (10 ... 120 W), we can draw the following conclusions.
1. Заявляемый способ позволяет создавать мощные кремниевые СВЧ LDMOS транзисторы, сопоставимые с современными зарубежными аналогами по основным электрическим параметрам (Рвых, Кур, ηс), но с более высокими (75…78 В) по сравнению с ними пробивными напряжениями стокового p-n перехода и по этой причине способными работать при напряжениях питания по стоку Uс.пит≥36 В вместо Uс.пит=28…32 В у прототипа и аналогов (BLF6G38-10, BLF6G3135-20, BLF6G38-25, BLS6G3135-120 фирмы NXP, MRF7S35015HSR3, MRF7S35120HSR3 фирмы Freescale Semiconductors, ILD3135M30, ILD3135EL20 фирмы Integra Technologies) и других.1. The inventive method allows you to create powerful silicon microwave LDMOS transistors that are comparable with modern foreign counterparts in the main electrical parameters (P o , K ur , η s ), but with higher (75 ... 78 V) compared with them breakdown voltage stock pn transition and, for this reason, capable of operating at drain supply voltages U s.pit ≥36 V instead of U s.pit = 28 ... 32 V for the prototype and analogues (BLF6G38-10, BLF6G3135-20, BLF6G38-25, BLS6G3135-120 of the company NXP, MRF7S35015HSR3, MRF7S35120HSR3 from Freescale Semiconductors, ILD3135M30, ILD3135EL20 from Integra Technologies) and others.
2. Заявляемый способ позволяет существенно упростить технологический процесс изготовления мощных кремниевых СВЧ LDMOS транзисторов и на более доступном и менее дорогостоящем технологическом оборудовании обеспечить высокий процент выхода годных структур на пластине, увеличить номенклатуру выпускаемых изделий и снизить себестоимость их изготовления.2. The inventive method can significantly simplify the manufacturing process of high-power silicon microwave LDMOS transistors and more affordable and less expensive technological equipment to provide a high percentage of suitable structures on the plate, increase the range of products and reduce the cost of their manufacture.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа состоит в возможности создания и организации устойчивого рентабельного промышленного выпуска мощных кремниевых СВЧ LDMOS транзисторов с повышенным напряжением питания по стоку, сопоставимых с современными зарубежными аналогами по энергетическим параметрам и конструирования на их основе радиоэлектронной аппаратуры, отвечающей современным и перспективным требованиям по тактико-техническим характеристикам, энергопотреблению, массогабаритным показателям, надежности и сроку службы.The technical and economic efficiency of the proposed method consists in the possibility of creating and organizing a sustainable cost-effective industrial production of high-power silicon microwave LDMOS transistors with increased drain voltage, comparable with modern foreign analogues in energy parameters and designing electronic equipment based on them that meets modern and future requirements for performance characteristics, energy consumption, weight and size indicators, reliability and term with meadows.
Источники информацииInformation sources
1. «Philips BLF2022-90 power MOSFET structural analysis». 3685 Richmond Road, Suite 500, Ottawa, ONK2H587, Canada, June 17, 2004 (аналог).1. "Philips BLF2022-90 power MOSFET structural analysis." 3685 Richmond Road, Suite 500, Ottawa, ONK2H587, Canada, June 17, 2004 (analog).
2. Патент РФ на изобретение №2473150 «Мощный СВЧ LDMOS транзистор и способ его изготовления», приоритет изобретения 17 августа 2011 г. (аналог).2. RF patent for the invention No. 2473150 "High-power microwave LDMOS transistor and method for its manufacture", priority of the invention on August 17, 2011 (analog).
3. A. Litwin, Q. Chen, J. Johansson, G. Ma, L-A. Olofsson, P. Perugupalli «High Power LDMOS technology for wireless infrastructure», Ericsson Microelectronics, SE-16481 Kista, Sweden, Andrej Litwin@mic.ericsson.se Ericsson Microelectronics, Phoenix, AZ (аналог).3. A. Litwin, Q. Chen, J. Johansson, G. Ma, L-A. Olofsson, P. Perugupalli “High Power LDMOS technology for wireless infrastructure”, Ericsson Microelectronics, SE-16481 Kista, Sweden, Andrej Litwin@mic.ericsson.se Ericsson Microelectronics, Phoenix, AZ (analogue).
4. S.J.C.H. Theeuwen, H. Mollee «LDMOS Transistors in Power Microwave Applications», NXP Semiconductors, Gerstweg, 2,6534AE, The Netherlands steven, theeuwen@nxp.com, hans.mollee@nxp.com (прототип).4. S.J.C.H. Theeuwen, H. Mollee “LDMOS Transistors in Power Microwave Applications”, NXP Semiconductors, Gerstweg, 2.6534AE, The Netherlands steven, theeuwen@nxp.com, hans.mollee@nxp.com (prototype).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013128936/28A RU2535283C1 (en) | 2013-06-26 | 2013-06-26 | Manufacturing method of high-power shf ldmos transistors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013128936/28A RU2535283C1 (en) | 2013-06-26 | 2013-06-26 | Manufacturing method of high-power shf ldmos transistors |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2535283C1 true RU2535283C1 (en) | 2014-12-10 |
Family
ID=53285880
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013128936/28A RU2535283C1 (en) | 2013-06-26 | 2013-06-26 | Manufacturing method of high-power shf ldmos transistors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2535283C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2639579C2 (en) * | 2016-03-31 | 2017-12-21 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" | Method of manufacturing of powerful silicon shf ldmos transistors with modernized gate node of elementary cells |
RU2819581C1 (en) * | 2024-02-01 | 2024-05-21 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электронной техники" (АО "НИИЭТ") | Method of making microwave ldmos-transistor crystals with multilayer drift drain region |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6468870B1 (en) * | 2000-12-26 | 2002-10-22 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Method of fabricating a LDMOS transistor |
US6727127B1 (en) * | 2002-11-21 | 2004-04-27 | Cree, Inc. | Laterally diffused MOS transistor (LDMOS) and method of making same |
US7074658B2 (en) * | 2003-05-05 | 2006-07-11 | Vanguard International Semiconductor Corporatio | Structure for an LDMOS transistor and fabrication method for thereof |
US7282765B2 (en) * | 2005-07-13 | 2007-10-16 | Ciclon Semiconductor Device Corp. | Power LDMOS transistor |
RU2364984C1 (en) * | 2008-03-04 | 2009-08-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Предприятие "Пульсар" | Manufacturing method of shf powerful field ldmos transistors |
RU2439744C1 (en) * | 2010-07-22 | 2012-01-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Предприятие "Пульсар" | Manufacturing method of shf ldmos transistors |
US8119507B2 (en) * | 2008-10-23 | 2012-02-21 | Silergy Technology | Lateral double-diffused metal oxide semiconductor (LDMOS) transistors |
RU2473150C1 (en) * | 2011-08-17 | 2013-01-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предриятие "Научно-Производственное Предприятие "Пульсар" | Powerful microwave ldmos transistor and method of its manufacturing |
-
2013
- 2013-06-26 RU RU2013128936/28A patent/RU2535283C1/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6468870B1 (en) * | 2000-12-26 | 2002-10-22 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Method of fabricating a LDMOS transistor |
US6727127B1 (en) * | 2002-11-21 | 2004-04-27 | Cree, Inc. | Laterally diffused MOS transistor (LDMOS) and method of making same |
US7074658B2 (en) * | 2003-05-05 | 2006-07-11 | Vanguard International Semiconductor Corporatio | Structure for an LDMOS transistor and fabrication method for thereof |
US7282765B2 (en) * | 2005-07-13 | 2007-10-16 | Ciclon Semiconductor Device Corp. | Power LDMOS transistor |
RU2364984C1 (en) * | 2008-03-04 | 2009-08-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Предприятие "Пульсар" | Manufacturing method of shf powerful field ldmos transistors |
US8119507B2 (en) * | 2008-10-23 | 2012-02-21 | Silergy Technology | Lateral double-diffused metal oxide semiconductor (LDMOS) transistors |
RU2439744C1 (en) * | 2010-07-22 | 2012-01-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Предприятие "Пульсар" | Manufacturing method of shf ldmos transistors |
RU2473150C1 (en) * | 2011-08-17 | 2013-01-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предриятие "Научно-Производственное Предприятие "Пульсар" | Powerful microwave ldmos transistor and method of its manufacturing |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2639579C2 (en) * | 2016-03-31 | 2017-12-21 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" | Method of manufacturing of powerful silicon shf ldmos transistors with modernized gate node of elementary cells |
RU2819581C1 (en) * | 2024-02-01 | 2024-05-21 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электронной техники" (АО "НИИЭТ") | Method of making microwave ldmos-transistor crystals with multilayer drift drain region |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11855147B2 (en) | Method for producing a silicon carbide semiconductor component | |
US8901571B2 (en) | Semiconductor device | |
CN105743477B (en) | Bridgt circuit | |
CN103329256B (en) | There is the semiconductor device of rear surface isolation | |
DE102015204766B4 (en) | A power circuit having a semiconductor body comprising a gallium nitride-based substrate having a gallium nitride device adjacent to a front side of a common substrate and methods of reducing the magnitude of current collapse in the semiconductor body | |
US11482598B1 (en) | Performance silicon carbide power devices | |
US10916632B2 (en) | Manufacture of improved power devices | |
US11881512B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device with silicon carbide body | |
US9818862B2 (en) | Semiconductor device with floating field plates | |
CN113035701A (en) | Grid resistance adjustable super junction power device and manufacturing method thereof | |
CN102088020B (en) | Device with schottky diode integrated in power metal oxide semiconductor (MOS) transistor and manufacturing method thereof | |
CN105826388A (en) | High Voltage Transistor Operable with a High Gate Voltage | |
CN104617142B (en) | Semiconductor devices and the method for producing it | |
RU2535283C1 (en) | Manufacturing method of high-power shf ldmos transistors | |
CN207398150U (en) | Power semiconductor | |
RU2498448C1 (en) | Manufacturing method of shf ldmos transistors | |
US11482615B2 (en) | Super-junction power MOSFET device with improved ruggedness, and method of manufacturing | |
RU2473150C1 (en) | Powerful microwave ldmos transistor and method of its manufacturing | |
RU2639579C2 (en) | Method of manufacturing of powerful silicon shf ldmos transistors with modernized gate node of elementary cells | |
DE112014006726T5 (en) | Semiconductor device, power module, power conversion device, vehicle and rail vehicle | |
RU2439744C1 (en) | Manufacturing method of shf ldmos transistors | |
DE102013111966A1 (en) | Field effect semiconductor device and method for its production | |
WO2023082657A1 (en) | Method for preparing sic mosfet device | |
CN207409498U (en) | Electronic device | |
RU2515124C1 (en) | Method of making transistor microwave ldmos structure |