Зарядовые явления в структурах металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) в составе IGBT - файл n1.doc

Зарядовые явления в структурах металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) в составе IGBT
скачать (2519 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc2519kb.02.11.2012 21:05скачать

n1.doc

1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   13

2.3. Технология изготовления образцов и структура МДП-конденсаторов.



Исходными материалами для создания тестовых образцов являлись пластины КОФ70-80(100), обработанные в СТВ-Телеком (г.Орел) по следующему маршруту:

  1. маркировка пластин №1,2,3,4;

  2. отмывка в Каро+ПАС пл.№1,2. В СПК-17 отсутствует операция отмывка в «Каро», поэтому для эксперимента была выбрана операция «снятие фоторезиста в Каро» с неиспользованной «чистой» смесью Каро;

  3. отмывка ПАС пл.№3,4;

  4. продувка канала HCl при Т=1000єС в течение 30 минут;

  5. окисление при Т=1000єС 220 минут в О2;

  6. замер толщины окисла эллипсометром в 5 точках;

№ пластины

Толщина окисла, А

1

2

3

4

5

1

1000

1000

980

1000

1000

2

1040

1060

1060

1040

1060

3

980

980

980

960

980

4

1000

1000

1000

1000

1000




  1. нанесение поликремния пл.№2,4;

  2. замер толщины поликремния d=0.52 мкм пл.№2,4;

  3. диффузия фосфора Т=940єС 5-10-10 Rs=10.9-11.0 пл.№2,4;

  4. снятие ФСС пл.№2,4;

  5. отмывка ПАС пл.№2,4;

  6. отжиг Т=800єС 20 мин. в О2 пл.№2,4;

  7. ФЛГ «поликремний» ф/ш СV пл.№2,4. Рисунок ф/ш «чередующиеся полосы» 2х вариантов тестового кристалла. Размер тестового кристалла 7.0х7.0 мм. 1 вариант – 9 тестовых МОП-структур с диаметром электродов 2мм, 2 вариант – 36 тестовых структур с диаметром электродов 0.7мм;

  8. травление поликремния пл.№2,4;

  9. снятие ф/р;

  10. контроль;

  11. отмывка пл.№1,2,3,4;

  12. декапирование 15 сек. пл.№1,2,3,4;

  13. напыление алюминия толщиной 1.8 мкм на пл.№1,2,3,4;

  14. ФЛГ «металл» ф/ш CV пл.№1,2,3,4;

  15. травление алюминия пл.№1,2,3,4;

  16. снятие ф/р пл.№1,2,3,4;

  17. контроль пл.№1,2,3,4;

  18. вжигание алюминия Т=450єС 10 мин. В N2 пл.№1,2,3,4;

  19. отмывка в воде пл.№1,2,3,4;

  20. ПХО пл.№1,2,3,4;

  21. напыление алюминия толщиной 1.8 мкм пл.№1,2,3,4;

  22. ВАХ пл.№1,2,3,4.

В результате технологического цикла были получены тестовые образцы, технология получения которых полностью соответствует технологии получения подзатворной системы МДП-транзисторов, входящих в состав IGBT. Образцы представляли из себя кристаллы размером 7х7 мм, вырезанные из одной пластины, на каждом из них было 36 МДП-конденсаторов диаметром 0,7 мм. В дальнейшем, эти образцы будут именоваться образцами с “тонким” окислом. Каждому образцу из одной пластины присваивался индивидуальный номер, что позволяло получать статистически достоверные данные об однородности электрофизических параметров МДП-структур по площади образца и пластины в целом. На рис.2.2. представлены полученные структуры.



Рис.2.2. Структуры МДП-конденсаторов: а) с поликремниевым затвором; б) с алюминиевым затвором.

Для получения информации о качестве технологии осаждения “толстого” окисла (толщина слоя SiO2 порядка 1 мкм) были созданы тестовые структуры, цикл производства и структура которых полностью соответствует структуре с “толстым” окислом над охранными кольцами в IGBT. Образцы представляли из себя кристаллы 7х7 мм, вырезанные из одной пластины, на каждом из которых было по 9 МДП конденсаторов площадью 3 мм2. Каждому из этих образцов также присваивался индивидуальный номер для получения статистически обработанных данных. На рис.2.3. представлена структура МДП-конденсатора с “толстым” окислом.



Рис.2.3. Структура МДП-кондесатора с “толстым” окислом

На рис.2.4. представлен фрагмент образца с обозначением координат МДП-конденсаторов.



Рис.2.4. Фрагмент образца с обозначением координат МДП-конденсаторов.

Исследования структур с “тонким” окислом.

2.4. Исследования высокочастотной вольт-фарадной характеристики.



Как было сказано ранее, для целей нахождения спектра плотности поверхностных состояний высокочастотный метод Термана менее информативен, нежели квазистатический метод. Однако, для определения плотности поверхностных состояний квазистатическим методом Берглунда необходимо знать такие параметры, как средний уровень легирования приповерхностной области полупроводника , величину удельной ёмкости диэлектрика , которые находятся из высокочастотного метода. Поэтому, в данной работе, высокочастотный метод широко применялся в качестве предварительного метода исследования структур перед применением метода Берглунда. Стоит отметить, что на основании формулы (51) в режиме аккумуляции легко находится электрическая толщина диэлектрика .

При проведении большого количества измерений важную роль играет не только информативность метода, но и его экспрессность. Именно это свойство метода Термана определило необходимость его использования для проведения статистических исследований однородности электрофизических параметров МДП- структур по площади пластины.

2.4.1. Определение уровня легирования.


На рис.2.5. представлены ВЧ характеристики, снятые с образца 2_2 до прохождения радиационной обработки.



Рис.2.5. ВЧ характеристики образца 2_2 (измерения от 5.03.07).

Из анализа экспериментальной кривой (рис.2.5.) определим, что в данном случае емкость оксида составила 85,8 пФ (теоретическое обоснование данного факта см. в пункте 1.6.1).

Основываясь на формуле (39) можно определить ёмкость полупроводника в режиме инверсии . В свою очередь, зная можно последовательно определить максимальную ширину запрещённой зоны (34) и средний уровень легирования приповерхностной области полупроводника (33). Таким образом, был получен средний уровень легирования приповерхностной области полупроводника образца 2_2, он составил .

1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   13


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации