半绝缘多晶硅SIPOS工艺与应用

第7卷第7期电子与封装第7卷,第7期Vol.7,No.7电子与封装ELECTRONICS&PACKAGING总第51期2007年7月2微电子制造与可靠性3半绝缘多晶硅SIPOS工艺与应用俞诚,李建立,吴丹,吉鹏程,刘文龙,黄强(江阴新顺微电子有限公司,江苏江阴214431)摘要:反向击穿电压较高的半导体器件,一般采用台面玻璃钝化工艺,但这种工艺有不少弊端。因此人们一直努力使高耐压半导体器件工艺平面化,而在这当中表面钝化工艺的选择与应用是个关键。半绝缘多晶硅(SIPOS)的开发几乎与高压平面器件工艺的研究同步。但是由于SIPOS工艺具有一定的难度,普遍应用尚有待时日。文章简要介绍了我们在SIPOS工艺试验与应用方面所做的一些工作。关键词:高反压;平面工艺;钝化;半绝缘;含氧量;多晶硅中图分类号:TN406文献标识码:A文章编号:1681-1070(2007)07-0028-04Process&ApplicationofSIPOSYUCheng,LIJian-li,WUDan,JIPeng-cheng,LIUWen-long,HUANGQiang(JiangyinXinshunMicroelectronicCo.,Ltd.,Jiangyin214431,China)Abstract:Thereverse-breakdownvoltageofsemiconductordevicesismorecommonlyusedformeasaglasspassivationprocess.However,thisprocesshasmanydrawbacks.Peoplehavebeenworkingtousecomplanationprocessinhighvoltagesemiconductordevice.Inthiscasethechoiceandapplicationofsurfacepassivationprocessisthekey.SIPOSdevelopmentandthetheresearchofhigh-voltageplanardeviceprocessisalmostsimultaneously.ButSIPOSprocesshasacertaindifficultyinthedevelopment,universalapplicationneedsalongertime.ThispaperintroducestheapplicationandtestingprocessintheSIPOSwhichwehavedone.Keywords:highreversebreakdownvoltage;planar-process;passivation;half-insulation;oxygencontent;poly-silicon1引言目前半导体器件生产中常用的平面钝化工艺,不外乎PSG(与LTO或UDO组合)、SiN(SiN)、果明显改善,击穿电压得到提高。但由于等离子非晶硅含有大量氢,而氢很容易从膜中逸出,稳定性又成了问题。而同样是半绝缘膜的掺氧或掺氮多晶硅SIPOS用作耐压较高的器件钝化,不仅具备上述诸多绝缘、半绝缘性钝化膜的优点,还克服了它们的缺陷。近年来,我34XYPIA(聚酰亚胺)、ALO等。对于一般器件来说,们在SIPOS工艺试验和应用方面做了一些工作,取得这些钝化工艺各有千秋,都有不错的效果。它们有一个共同特性,基本上都属于绝缘膜,因此也就有着共同的弱点,用它们做钝化层难以避免外加电场的影响和可动电荷的干扰,无法使半导体器件稳定工作,尤其对于反向击穿电压较高的半导体器件,问题更为突出。我们过去曾用PE-α:Si(非晶硅)取代一般钝化膜为击穿电压较高的器件作钝化。非晶硅是半绝缘膜,钝化效了一定进展。2机理绝缘性钝化膜不能有效防止器件表面电荷积累或离子沾污,这些电荷能在靠近硅衬底表面处感生出相反极性的电荷,从而改变表面电导率;另外载流子注入到收稿日期:2007-03-02(a)SiH流量110sccm、压力0.28×133Pa时4(b)N2O流量35sccm、压力0.28×133Pa时图1生长速率与气体流量的关系图2淀积速率与反应压力的关系(NO流量352SiH流量110sccm)42224N244第7卷第7期俞诚,李建立,吴丹,吉鹏程,刘文龙,黄强:半绝缘多晶硅SIPOS工艺与应用绝缘膜中能长期停留形成存储,也会使器件表面电导率发生改变,这些都会导致PN结反向击穿电压降低。SIPOS除了半绝缘性,还具有其他特点:电中性、与硅接触在界面不存在高能势垒、膜内有高密度陷阱。SIPOS钝化层表面被离子沾污后,会在表面附近感应出相反极性的电荷,这些电荷漂移到钝化层内将和外表面电荷中和,或被钝化层内密度高达1017cm-3~1018cm-3的陷阱捕获,从而形成一个空间电荷区,这层空间电荷区对外加电场具有屏蔽作用。热载流子不能在SIPOS中长时间停留,因而注入到钝化层中的载流子不会因P-N结雪崩击穿而发生存贮效应。SIPOS不仅可以防止外界有害杂质离子沾污,而且能缓和已经沾污在表面的离子引起的电场对硅表面的影响。当采用SIPOS钝化PN结时,PN结反向耐压可以做得很高,SIPOS膜本身不带固定电荷,因而不产生带电现象...

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