RU2632173C1 - Способ изготовления диодов шоттки на основе карбида кремния - Google Patents
Способ изготовления диодов шоттки на основе карбида кремния Download PDFInfo
- Publication number
- RU2632173C1 RU2632173C1 RU2016125732A RU2016125732A RU2632173C1 RU 2632173 C1 RU2632173 C1 RU 2632173C1 RU 2016125732 A RU2016125732 A RU 2016125732A RU 2016125732 A RU2016125732 A RU 2016125732A RU 2632173 C1 RU2632173 C1 RU 2632173C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- schottky
- contact
- coefficient
- height
- schottky diode
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 6
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 title 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims abstract description 17
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000002360 explosive Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 13
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 6
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 argon ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/861—Diodes
- H01L29/872—Schottky diodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Использование: для изготовления карбид кремниевых приборов, а именно высоковольтных диодов Шоттки. Сущность изобретения заключается в том, что способ содержит окисление поверхности эпитаксиальной структуры, формирование в оксиде кремния контактных окон методом фотолитографии, формирование контакта Шоттки методом напыления металла и взрывной фотолитографии, термообработки контакта Шоттки, формирование контактной металлизации, проверки электрических параметров, дополнительно определяют высоту барьера и коэффициент неидеальности ВАХ диода Шоттки после взрывной фотолитографии, причем высота барьера должна быть не менее чем 75%, а коэффициент неидеальности не более 130% от значений годного диода Шоттки. Технический результат: обеспечение возможности повышения выхода годных диодов Шоттки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к технологии изготовления карбид кремниевых приборов, а именно высоковольтных диодов Шоттки.
Известен способ изготовления диодов Шоттки на основе карбида кремния, включающий окисление поверхности эпитаксиальной структуры, формирование в оксиде кремния контактных окон методом фотолитографии, формирование контакта Шоттки методом напыления металла (см., например, патент США US 5221638, класс H01L 21/283 от 22 января 1993 г.).
Карбид кремния оказался более стойкий к термическому окислению материалом по сравнению с кремнием, поэтому толщина пленки оксида кремния на поверхности кремниевой стороны карбида кремния составляет не более 80 нм.
После изготовления диода Шоттки производится измерение электрических параметров, основными из которых являются обратный ток диода Iобр, максимальное обратное напряжение Uобр, прямое падение напряжения Unp. Значения обратных токов и падения прямого напряжения зависят от качества контакта Шоттки.
Одним из основных факторов, влияющих на качество контакта Шоттки, является наличие тонкой пленки оксида кремния в области формирования контакта.
Недостатком является то, что контакт Шоттки формируется фотолитографией, поэтому невозможно провести ионную очистку аргоном непосредственно перед нанесением контакта, т.к. удалится не только тонкая пленка оксида кремния в области формирования контакта Шоттки, но и сформированный защитный слой оксида кремния.
Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является способ изготовления диодов Шоттки на основе карбида кремния, включающий окисление поверхности эпитаксиальной структуры, формирование в оксиде кремния контактных окон методом фотолитографии, формирование контакта Шоттки методом напыления металла и взрывной фотолитографии, термообработки контакта Шоттки, формирование контактной металлизации, проверки электрических параметров (см., например, патент США 20060006394, класс H01L 29/15 от 12 января 2006 г.).
Контакт Шоттки формируется взрывной фотолитографией. Защитный слой оксида кремния защищен фоторезистом, поэтому при очистке перед напылением металла глубина подтрава поверхности ионами аргона в области контакта Шоттки никак не влияет на защитный слой оксида кремния.
Для повышения качества контакта Шоттки очистка ионами аргона производится в той же камере, что и напыление металла.
Замер электрических параметров производится на готовых кристаллах диода Шоттки, при отклонении параметров производится дополнительный анализ и корректировка технологических процессов. В частности, корректировка режима зачистки аргоном.
Недостатком этого способа является пониженный выход годных кристаллов и неоперативный контроль.
Техническим результатом изобретения является повышение выхода годных диодов Шоттки за счет повышения оперативности контроля напыления контакта Шоттки.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления диода Шоттки на основе карбида кремния, включающего окисление поверхности эпитаксиальной структуры, формирование в оксиде кремния контактных окон методом фотолитографии, формирование контакта Шоттки методом напыления металла и взрывной фотолитографии, термообработки контакта Шоттки, формирование контактной металлизации, проверки электрических параметров, дополнительно определяют высоту барьера и коэффициент неидеальности ВАХ диода Шоттки после взрывной фотолитографии, причем высота барьера должна быть не менее чем 75%, а коэффициент неидеальности не более 130% от значений годного диода Шоттки. Если высота барьера менее чем 75% или коэффициент неидеальности более 130% от значений годного диода Шоттки, то диод Шоттки подвергается реставрации путем удаления напыленных слоев металла, после чего проводится повторная взрывная фотолитография с повторным определением высоты барьера и коэффициента неидеальности ВАХ диода Шоттки.
На высоту барьера Шоттки и коэффициента неидеальности до операции вжигания (термообработки) контакта Шоттки влияет наличие оксида кремния между контактом Шоттки и карбидом кремния, который понижает высоту барьера Шоттки и увеличивает коэффициент неидеальности. Экспериментально определено для большинства металлов, что высота барьера Шоттки до операции вжигания контакта Шоттки должна быть не менее 75% от значения после вжигания, а коэффициент не более 130% от значения коэффициента неидеальности после вжигания. После вжигания металл восстанавливает оксид кремния и высота барьера должна увеличиться, а коэффициент неидеальности уменьшиться.
Если высота барьера Шоттки или коэффициент неидеальности после вжигания не попадают в эти значения, это значит, что оксид кремния между металлом и карбидом кремния имеет большую толщину и не восстанавливается, также возможны другие загрязнения. В этом случае необходимо корректировать режимы зачистки карбида кремния и режимы откачки установки напыления.
После вжигания металл (контакта Шоттки) реставрации не подлежит, так как после вжигания в области контакта образуются силициды, вследствие чего изменяются электрические свойства эпитаксиального слоя, также после отжига отреставрированная поверхность эпитаксиального слоя будет рельефной.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
На фиг. 1 приведена блок-схема части технологических операций формирования карбидокремниевого диода Шоттки.
Позициями на фиг. 1 обозначены технологические операции:
1 - «взрывная» фотолитография «Контакты Шоттки»;
2 - Очистка в плазме аргона;
3 - Напыление титана в качестве контакта Шоттки;
4 - Удаление фоторезиста («взрыв»);
5 - измерение высоты барьера и коэффициента неидеальности;
6 - вжигание титана;
7 - измерение высоты барьера и коэффициента неидеальности;
8 - последующие технологические операции (формирование омического контакта, формирования защитного слоя);
9 - удаление металла (Ti).
Пример
Первое измерение высоты барьера и коэффициента неидеальности до вжигания 5 проводят на малых токах от 1 мкА до 1 мА, так как толщина металла (Ti) составляет лишь 0,1-0,2 мкм. Если значения не лежат в допустимых пределах, то есть высота барьера менее чем 0.89 эВ от значения необходимой высоты барьера диода Шоттки (1.19 эВ и более), а коэффициент неидеальности более 1,38 значения коэффициента неидеальности годного диода Шоттки (1,06 и менее), то необходимо отреставрировать пластину, удалив металл контакта Шоттки (Ti) 9, повторно нанести фоторезестивную маску для формирования контакта Шоттки 1, после проявления фоторезиста. Очистить область контакта Шоттки в плазме аргона 2 со скоректрованным режимом и повторно напылить металл в качестве контакта Шоттки 3. После напыления 3 образец погружается в органический растворитель, растворяющий фоторезист и обеспечивающий его удаление с поверхности полупроводника 4. При этом вместе с фоторезистом удаляются ненужные слои осажденного металла («взрыв»). Затем повторно определить высоту барьера и коэффициент неидеальности ВАХ диода Шоттки 5. Если при повторном замере значения высоты барьера и коэффициента неидеальности не соответствуют необходимым, кристалл бракуется.
Если после замера 5 высота барьера больше 0.89эВ, а коэффициента неидеальности меньше 1,38 это говорит о правильности выбора режима. В области контакта отсутствует оксид кремния или его наличие минимально и не влияет на качество контакта Шоттки.
Далее вжигают контакт Шоттки (Ti) 6, после чего производят замер 7. При этом по сравнению с замером до отжига высота барьера увеличивается до значения 1,19 эВ и более, коэффициент неидеальности уменьшается до значения 1,06 и менее. По результатам последнего измерения высоты барьера и коэффициента неидеальности 7 диоды Шоттки на пластине бракуются или отправляются на заключительные технологические операции 8 (напыление металла на обратную сторону (Ti-Ni-Ag), формирование защитного покрытия).
Ниже приведены значения высоты барьера и коэффициента неидельности для основных металлов до и после отжига для оперативности контроля качества контакта Шоттки к карбиду кремния.
Claims (2)
1. Способ изготовления диодов Шоттки на основе карбида кремния, включающий окисление поверхности эпитаксиальной структуры, формирование в оксиде кремния контактных окон методом фотолитографии, формирование контакта Шоттки методом напыления металла и взрывной фотолитографии, термообработки контакта Шоттки, формирование контактной металлизации, проверки электрических параметров, отличающийся тем, что дополнительно определяют высоту барьера и коэффициент неидеальности ΒΑΧ диода Шоттки после взрывной фотолитографии, причем высота барьера должна быть не менее чем 75%, а коэффициент неидеальности не более 130% от значений годного диода Шоттки.
2. Способ изготовления диодов Шоттки на основе карбида кремния по п. 1, в котором диод Шоттки с высотой барьера менее чем 75% или коэффициентом неидеальности более 130% от значений годного диода Шоттки подвергается реставрации путем удаления напыленных слоев металла, после чего проводится повторная взрывная фотолитография с повторным определением высоты барьера и коэффициента неидеальности ΒΑΧ диода Шоттки.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016125732A RU2632173C1 (ru) | 2016-06-27 | 2016-06-27 | Способ изготовления диодов шоттки на основе карбида кремния |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016125732A RU2632173C1 (ru) | 2016-06-27 | 2016-06-27 | Способ изготовления диодов шоттки на основе карбида кремния |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2632173C1 true RU2632173C1 (ru) | 2017-10-02 |
Family
ID=60040556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016125732A RU2632173C1 (ru) | 2016-06-27 | 2016-06-27 | Способ изготовления диодов шоттки на основе карбида кремния |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2632173C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1041643A1 (en) * | 1998-10-08 | 2000-10-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device, a method of manufacturing the same, and a semiconductor device protective circuit |
| RU2395868C1 (ru) * | 2009-06-05 | 2010-07-27 | Учреждение Российской академии наук, Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНТЕГРИРОВАННЫХ ШОТТКИ-pn ДИОДОВ НА ОСНОВЕ КАРБИДА КРЕМНИЯ |
| CN102800587B (zh) * | 2012-09-07 | 2015-01-14 | 中国电子科技集团公司第五十八研究所 | 一种肖特基二极管的制备工艺 |
| RU157852U1 (ru) * | 2015-07-10 | 2015-12-20 | Зао "Группа Кремний Эл" | Силовой диод шоттки на карбиде кремния |
-
2016
- 2016-06-27 RU RU2016125732A patent/RU2632173C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1041643A1 (en) * | 1998-10-08 | 2000-10-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device, a method of manufacturing the same, and a semiconductor device protective circuit |
| RU2395868C1 (ru) * | 2009-06-05 | 2010-07-27 | Учреждение Российской академии наук, Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНТЕГРИРОВАННЫХ ШОТТКИ-pn ДИОДОВ НА ОСНОВЕ КАРБИДА КРЕМНИЯ |
| CN102800587B (zh) * | 2012-09-07 | 2015-01-14 | 中国电子科技集团公司第五十八研究所 | 一种肖特基二极管的制备工艺 |
| RU157852U1 (ru) * | 2015-07-10 | 2015-12-20 | Зао "Группа Кремний Эл" | Силовой диод шоттки на карбиде кремния |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4718425B2 (ja) | 複合基板の作製方法 | |
| KR100806433B1 (ko) | 박막층의 제거를 위한 프리-에치 주입 손상 | |
| KR100689916B1 (ko) | 반도체 집적 회로 장치의 제조 방법 | |
| JP2011171551A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US7564100B2 (en) | Silicon on sapphire wafer | |
| US20130203239A1 (en) | Methods for scribing of semiconductor devices with improved sidewall passivation | |
| JP2010109950A (ja) | 圧電デバイスの製造方法 | |
| US9887101B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| US9087793B2 (en) | Method for etching target layer of semiconductor device in etching apparatus | |
| JP2008072032A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US7092235B2 (en) | Method for adjusting capacitance of an on-chip capacitor | |
| RU2632173C1 (ru) | Способ изготовления диодов шоттки на основе карбида кремния | |
| JP5975627B2 (ja) | 炭化珪素半導体装置の製造方法及びその検査方法、並びに、炭化珪素半導体ウェハの製造方法及びその検査方法 | |
| JP6014321B2 (ja) | 炭化珪素半導体装置及びその製造方法 | |
| KR102049806B1 (ko) | 특정 파장의 광원 및 반응성 가스를 이용하여 대상물의 표면을 평탄화하는 방법 및 장치 | |
| US20170170005A1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
| KR100922834B1 (ko) | 전기 절연 재료의 표면 상에 안착하는 반도체층의 두께감소 및 균일화 방법 | |
| US10937662B2 (en) | Method of isotropic etching of silicon oxide utilizing fluorocarbon chemistry | |
| JP2003179022A (ja) | 半導体ウェハ反り量の低減方法 | |
| KR101258609B1 (ko) | Ｇｏｉ평가용 반도체 소자의 제조 방법 | |
| US20160336388A1 (en) | METHOD FOR FORMING Ti/TiN STACKED FILM AND METHOD FOR PRODUCING SEMICONDUCTOR DEVICE | |
| US20170294345A1 (en) | Method and apparatus for manufacturing semiconductor device | |
| US9099578B2 (en) | Structure for creating ohmic contact in semiconductor devices and methods for manufacture | |
| Wu et al. | Study of Ti/TiN bump defect formation mechanism and elimination by etch process optimization | |
| US10811268B2 (en) | Substrate processing apparatus, substrate processing method, and semiconductor device fabrication method |