Abstract: The research on the preparation process and characteristics of field plates is of great significance for improving the reliability and high voltage resistance of RF LDMOS high-power devices. A field plate with a "Si substrate SiO ₂ polycrystalline titanium silicide metal" structure was prepared in the article, and the influence of its process conditions on the characteristics was analyzed and optimized. The experiment shows that PESiO ₂ with a 200nm polycrystalline dielectric layer has good BT CV stability, and the increase in annealing temperature after polycrystalline injection and titanium silicide annealing temperature is not conducive to the stability of field plate resistance and flat band voltage. Under the optimized process conditions, the field board structure has good reliability and high pressure resistance.
Mots clés : siliciure de titane ; Tableau de terrain ; Caractéristiques du CV ; la stabilité
Numéro de classification de la bibliothèque chinoise : TN305.6 Code d'identification du document : A Numéro d'article : 1681-1070 (2013) 10-0033-03
Une étude sur les conditions de traitement et les propriétés de la plaque de champ TiSi
Xu Shuai, Xu Zheng, Wu Xiaodong
(Institut de recherche n°58 de China Electronics Technology Group Corporation, Wuxi 214035, Chine)
Résumé : L'étude du processus et des propriétés de la plaque déposée sur la fiabilité et la résistance à haute tension du dispositif RF LDMOS haute puissance est significative. Dans cet article, une plaque de champ avec la structure de "Si SiO ₂ - POLY - TiSi Metal" a été fabriquée, les effets des conditions de processus sur les propriétés de la plaque de champ ont été analysés et les conditions de processus ont été optimisées. Les résultats de l'expérience montrent que les électriques de PESIO ₂ avec 200 nm de poly ont une meilleure stabilité BT CV, l'augmentation de la température de recuit après l'implantation de poly et TiSi peut améliore la stabilité de la résistance et de la tension de la courroie plate. La plaque de champ fabriquée dans des conditions de processus optimisées présente une excellente fiabilité et une résistance à haute tension.
Key words: TiSi; Field plate; CV property; Stability
1. Introduction
LDMOS (MOSFET à double diffusion latérale) est largement utilisé dans P, L, en raison de ses caractéristiques de commutation idéales et de sa tension de claquage élevée dans les dispositifs d'alimentation en bande S. La plaque de champ est une technologie de terminal couramment utilisée dans la conception LDMOS haute tension. L'objectif principal de l'ajout d'une plaque de champ au LDMOS est d'améliorer la tension de claquage du dispositif et de réduire la capacité de rétroaction. Une structure de plaque de champ est préparée sur la couche d'oxyde de champ de la jonction PN, qui génère une distribution de champ électrique perpendiculaire à la surface et fonctionne avec le champ électrique généré par l'extrémité du drain pour modifier la distribution radiale des lignes électriques sur la courbe. surface, réduisant ainsi la densité des lignes électriques et P L'intensité maximale du champ électrique de la surface incurvée de la jonction N est utilisée pour améliorer la tension de tenue [23].
Semblable à la région de dérive du LDMOS, la plaque de champ est également très sensible à sa structure et à ses paramètres de processus. L'étude des caractéristiques des structures de cartes de terrain et l'optimisation de leurs paramètres de processus revêtent une grande importance pour améliorer la fiabilité et la résistance à haute tension des dispositifs LDMOS. Cet article étudie les caractéristiques d'une structure de plaque de champ en siliciure de titane et optimise les paramètres du procédé.
Study on the Characteristics of Field Plates under Different Process Conditions
La structure de condensateur à plaque de champ utilisée dans cet article est un métal de siliciure de titane polycristallin à substrat Si SiO ₂. Sur la base des caractéristiques de cette structure, l'analyse des changements dans les caractéristiques de capacité, les caractéristiques BT CV et les caractéristiques de résistance dans différentes conditions de processus peut fournir une compréhension plus approfondie des propriétés internes de la structure de la plaque de champ, optimisant ainsi les conditions de processus et répondant aux exigences. de conception de produits.
2.1 Effet du processus de préparation de la couche de SiO2 et de l'épaisseur de la couche polycristalline sur les caractéristiques CV de la plaque de champ
2.1.1 Préparation des échantillons
En utilisant N < 100 > 5-9 Ω·cm comme matériau de substrat, LPCVD et PECVD ont été utilisés pour le dépôt de SiO₂ à 100 nm, suivi du dépôt de silicium polycristallin LPCVD à 40 nm et 200 nm ; Ensuite, le PVD est utilisé pour déposer du métal Ti, qui génère du siliciure de titane après recuit RTP ; Terminer le dépôt métallique d'Al Si Cu et graver le motif de test, et enfin effectuer un recuit N ₂/H dans un four d'oxydation.
2.1.2 Méthodes de test
Une fois la préparation de l'échantillon terminée, les caractéristiques du BT CV sont testées à l'aide d'un testeur CV avec une polarisation de température de 250 ℃, une tension de balayage de -4-3 V et une fréquence de test de 1 MHz.
2.1.3 Résultats et analyse
Dans les mêmes conditions de test, la courbe BT CV correspondant à l'échantillon c (PESiO ₂ + 200 nm polycristallin) présente des changements stables dans les régions d'accumulation et d'inversion, avec de bons modèles. Par conséquent, la structure du « substrat Si PESiO₂ -200 nm de siliciure de titane polycristallin » est plus stable.
2.2 Effets du processus de recuit de dopage polycristallin et du processus de recuit au siliciure de titane sur les caractéristiques des plaques de champ
2.2.1 Préparation des échantillons
En utilisant N<100>5-92 · cm comme matériau de substrat, en utilisant
Dépôt PECVD de SiO₂ à 200 nm, suivi d'un dépôt de silicium polycristallin LPCVD à 200 nm et injection de P pour dopage par injection polycristallin. Après dopage par injection polycristalline, un recuit RTP est effectué pour activer les impuretés ; Ensuite, le PVD est utilisé pour déposer du métal Ti et générer du siliciure de titane après recuit RTP. Après génération de siliciure de titane, un deuxième recuit est effectué en RTP, suivi d'un dépôt métallique d'Al Si Cu et d'une gravure des mires. Enfin, un recuit N/H est réalisé dans un four d'oxydation.
La température de recuit RTP après injection polycristalline est réglée à différents points de température de 900 ℃ à 1 000 ℃. La deuxième température de recuit du siliciure de titane dans RTP est réglée à différents points de température de 900 ℃ à 1 000 ℃.
2.2.2 Méthodes de test
Testez la résistance au blocage des échantillons après le recuit par injection polycristallin et la génération de siliciure de titane, et après le deuxième recuit de siliciure de titane.
Une fois la préparation de l'échantillon terminée, scannez chaque champ pour lire la tension de grille correspondante de 90PF et testez la tension de bande plate de l'échantillon. Utilisez un testeur CV pour tester ses caractéristiques BT CV, avec une température de 250 ℃, une tension de polarisation de ± 35 V, une tension de balayage de -10-10 V et une fréquence de test de 1 MHz. Utilisez KEITHLEY pour tester sa tension de claquage, avec une tension de balayage de 0-180 V.
À mesure que la température de recuit après injection et la température de recuit du siliciure de titane augmentent, la résistance carrée et l'uniformité du siliciure de titane montrent toutes deux une tendance à la hausse, et les changements de résistance et d'uniformité sont stables dans la plage de 900 à 925 ℃. Une fois que la température atteint 950 ℃, l'uniformité de la résistance augmente fortement, ce qui n'est pas propice à la stabilité du processus. Par exemple, lorsque la température de recuit du siliciure de titane est de 975 ℃, l'uniformité de la résistance peut atteindre jusqu'à 13 %. (a : recuit après injection à 900 ℃ + recuit après siliciure de titane à 900 ℃ ; b : recuit après injection à 925 ℃ + recuit après siliciure de titane à 900 ℃ ; c : recuit après injection à 950 ℃ + recuit après siliciure de titane à 900 ℃ ℃ ; d : recuit après injection à 975 ℃ + recuit après siliciure de titane à 925 ℃ ; e : recuit après injection à 1000 ℃ + recuit après siliciure de titane à 925 ℃) À mesure que la température de recuit augmente, la tension de bande plate et l'uniformité de ce La structure montre une tendance à la hausse, les conditions a et b ayant une meilleure uniformité et stabilité de la tension à bande plate.
Par conséquent, dans les conditions de traitement de température de recuit de 900 ~ 925 ℃ après injection polycristalline et de 900 ℃ après siliciure de titane, la résistance et la tension de bande plate de la plaque de champ en siliciure de titane ont une bonne uniformité, ce qui favorise la stabilité du dispositif.
2.3 Optimisation des conditions de procédé pour les plaques de champ en siliciure de titane
En résumé, les conditions optimisées du processus de plaque de champ « Substrat Si SiO₂ en métal de siliciure de titane polycristallin » sont les suivantes : la couche intermédiaire intermédiaire est en PESiO₂ et polycristalline de 200 nm, la température de recuit après injection polycristalline est de 900 à 925 ℃ et la température de recuit après le siliciure de titane est de 900 ℃.
Sous une tension de polarisation de ± 35 V, la dérive de bande plate de la structure de la plaque de champ est d'environ ± 0,4 V, ce qui peut répondre aux exigences d'utilisation du produit et présente une courbe lisse avec une grande fiabilité.
La tension de claquage du diélectrique PESiO₂ de 200 nm préparé dans cette expérience est supérieure à 120 V, indiquant une bonne résistance à haute tension. Par conséquent, les structures de plaques de champ préparées dans des conditions de traitement optimisées présentent une bonne fiabilité et une résistance élevée à la pression.
3 Conclusion
Le processus de préparation de la structure de plaque de champ « substrat Si SiO ₂ métal de siliciure de titane polycristallin » a un impact significatif sur ses caractéristiques de capacité, ses caractéristiques de résistance, ses caractéristiques BT CV, etc. La couche moyenne intermédiaire est PESiO et BT CV dans la condition de l'ajout d'un matériau polycristallin de 200 nm a une bonne stabilité. L'augmentation de la température de recuit après injection polycristalline et de la température de recuit du siliciure de titane n'est pas propice à la stabilité de la résistance de la plaque de champ et de la tension de la bande plate. Dans des conditions de processus optimisées, la structure de la plaque de champ présente une bonne fiabilité et une résistance élevée à la pression.
Référence:
[1] Wang Jinglin, Qian Qinsong, Sun Weifeng. Analyse des caractéristiques parasites à double canal et structure améliorée des dispositifs électroniques SOI PLDMOS haute tension [J], 2009,32 (1): 31-34
[2] Meng Jian. Recherche sur la fiabilité et les caractéristiques de température du LDMOS [D]. Thèse de doctorat de l'Université d'Anhui, 2007.1-26
[3] Liu Lei, Gao Shan, Chen Junning, et al. Analysis and design of high-voltage LDMOS field plates [J]. Semiconductor Technology, 2006,31 (10): 782-786
[4] Sun Zhilin, Sun Weifeng, Yi Yangbo et al. Analyse de sensibilité des paramètres de région de dérive LDMOSFET [J]. Microelectronics, 2004,32 (2) : 198-202
Présentation de l'auteur :
Xu Shuai (1984), homme, né à Xianning, Hubei, est titulaire d'une maîtrise en matériaux et appareils électroniques. Il est actuellement ingénieur de procédés au 58e institut de recherche de China Electronics Technology Group Corporation, principalement engagé dans les procédés de diffusion par oxydation.
