6英寸IGBT用硅外延材料制造工藝的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、IGBT作為功率器件市場中的一部分，雖然份額較小，但發(fā)展快速，隨著消費(fèi)類電子產(chǎn)品的不斷發(fā)展，越來越多的設(shè)備將用到IGBT器件，IGBT用硅外延材料的生產(chǎn)必然能有一個(gè)很好的發(fā)展前景。然而由于國內(nèi)技術(shù)發(fā)展不完善等原因，作為IGBT關(guān)鍵基材的硅外延片主要依賴于進(jìn)口。進(jìn)口外延片不僅成本很高，而且其外延層厚度受工藝制約只有60～100微米，國外僅有少數(shù)企業(yè)能突破這一瓶頸，但其成本非常高昂，此外外延層的電阻率均勻性及厚度均勻性均難達(dá)到10％以內(nèi)，尤

2、其是生長的外延層，隨著厚度的增加，其缺陷密度也隨之增加，嚴(yán)重影響功率器件的電參數(shù)。由于IGBT要求外延水平較高，對技術(shù)工藝要求嚴(yán)格。國內(nèi)能生產(chǎn)IGBT的企業(yè)并不多，同時(shí)國內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)IGBT用硅外延材料基本處于空白狀態(tài)。因此國產(chǎn)IGBT用硅外延材料的制造技術(shù)研究勢在必行。
　　 本文主要對6英寸IGBT用硅外延材料的制造工藝進(jìn)行研究開發(fā)。
　　 IGBT器件的主要結(jié)構(gòu)為N-/N+/P+的異型結(jié)構(gòu)，其中P+為襯底部分，N-/

3、N+為外延生長部分，由設(shè)計(jì)要求可以看到，N+/P+及N-/N+的過渡區(qū)寬度要求都很窄，因此必須采用特殊工藝來達(dá)成。同時(shí)由于外延層厚度很厚，較一般薄層外延更容易產(chǎn)生缺陷。均勻性方面，由于表面電阻率很高，且厚度超過100um，而且采用的是較大尺寸的6英寸片，要達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)所要求的電阻率厚度均勻性有一定的難度。
　　 因此，要實(shí)現(xiàn)6英寸IGBT用硅外延材料的生產(chǎn)還有許多問題需要解決，本文主要從以下幾個(gè)方面入手研究。從生長動力學(xué)對硅外延

4、生長進(jìn)行了理論分析，找出了影響外延層厚度均勻性的關(guān)鍵因素，同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了自摻雜對N/P+型結(jié)構(gòu)外延片的厚度均勻性的影響：分析了外延層中的雜質(zhì)濃度分布情況，通過對摻雜機(jī)理、擴(kuò)散效應(yīng)和自摻雜效應(yīng)的研究，得到了影響硅外延層電阻率均勻性的關(guān)鍵因素。而后由生長動力學(xué)提出了用H2變溫變速解吸法來減小自摻雜效應(yīng)的影響，從而有效的解決了電阻率均勻性的問題，這個(gè)也是本論文的重點(diǎn)；對IGBT用硅外延材料的N/N+/P+結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究，得到了對過