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氢气体积流量对n型4H-SiC同质外延生长的影响

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微纳电子技术 2023年第3期60卷 443-447页

作者：袁肇耿张国良吴会旺杨龙河北普兴电子科技股份有限公司石家庄050200 河北省新型半导体材料重点实验室石家庄050200 河北省硅基外延材料工程研究中心石家庄050200

在商业化偏4°导电型4H碳化硅(SiC)衬底上采用化学气相沉积(CVD)的方法进行n型4H-SiC同质外延层生长,研究反应过程中氢气(H2)对外延生长的影响,并使用表面缺陷测试仪、汞探针和红外膜厚仪等设备对外延层进行分析和表征。结果表明,氢气... 详细信息

在商业化偏4°导电型4H碳化硅(SiC)衬底上采用化学气相沉积(CVD)的方法进行n型4H-SiC同质外延层生长,研究反应过程中氢气(H2)对外延生长的影响,并使用表面缺陷测试仪、汞探针和红外膜厚仪等设备对外延层进行分析和表征。结果表明,氢气体积流量由基础值80增加到120 L/min,生长速率呈先增加后降低的趋势,生长速率的增加值最大为2μm/h,但缺陷呈先减少后增加的趋势。在高温CVD外延过程中,生长速率阶段性变化的原因:一是生长速率由气相质量转移系数和表面化学反应速率共同决定;二是氢气体积流量过大时,大量的析出氢难以及时离开生长表面,不利于反应物的有效分解和再沉积过程。综上所述,采用100 L/min氢气体积流量的生长工艺可在较高生长速率下制备高质量、厚度均匀性0.91%和载流子浓度均匀性1.81%的SiC外延片。

关键词：碳化硅(SiC) 同质外延化学气相沉积(CVD) 表面缺陷均匀性

200 mm超厚层IGBT用硅外延片滑移线控制

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半导体技术 2022年第2期47卷 122-125,151页

作者：袁肇耿刘永超张未涛高国智赵叶军河北普兴电子科技股份有限公司石家庄050200

重点探究了直径200 mm超厚层硅片滑移线的影响因素以及控制方法。使用平板硅外延炉加工超厚层外延片,并使用颗粒测试仪SP1和光学干涉显微镜表征滑移线。从热应力是滑移线的主要成因出发,通过对衬底和基座背面凹槽的设计以及升温曲线的... 详细信息

重点探究了直径200 mm超厚层硅片滑移线的影响因素以及控制方法。使用平板硅外延炉加工超厚层外延片,并使用颗粒测试仪SP1和光学干涉显微镜表征滑移线。从热应力是滑移线的主要成因出发,通过对衬底和基座背面凹槽的设计以及升温曲线的控制这三个方面改善了滑移线。结果表明,随着衬底倒角背面幅长和基座背面凹槽深度的增加,外延片的滑移线长度均呈现先减小后增大的趋势。衬底倒角最佳背面幅长为500μm,基座背面凹槽的最佳深度为0.80 mm。同时,在873 K下恒温3 min的升温工艺可以减少厚层硅外延片的滑移线。

关键词：高压IGBT 外延滑移线平板硅外延炉凹槽深度

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200mm高阻厚层Si外延技术研究

半导体技术 2008年第5期33卷 391-393,449页

作者：袁肇耿魏毓峰河北普兴电子科技股份有限公司石家庄050051

针对国内市场对200mm Si外延产品需求持续增长,其中高阻厚层产品需求量最大的情况,研制开发了200mm高阻厚层Si外延片,解决了规模生产中工艺参数控制的稳定性、均匀性和一致性。介绍了一种实用工艺方法,即在常压外延设备上,对200mm高阻厚... 详细信息

针对国内市场对200mm Si外延产品需求持续增长,其中高阻厚层产品需求量最大的情况,研制开发了200mm高阻厚层Si外延片,解决了规模生产中工艺参数控制的稳定性、均匀性和一致性。介绍了一种实用工艺方法,即在常压外延设备上,对200mm高阻厚层Si外延片的生长进行工艺开发,考虑了该产品生产过程中影响工艺参数的主要因素,在产品结晶质量、自掺杂控制、均匀性控制、背面控制等方面进行了专题研究,得到了良好结果,已应用于规模生产。

关键词：外延高阻厚层自掺杂均匀性

肖特基器件用重掺As衬底上外延层过渡区控制

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半导体技术 2009年第5期34卷 439-441页

作者：袁肇耿赵丽霞河北普兴电子科技股份有限公司石家庄050051

掺As衬底外延片很大部分用于肖特基器件,器件对正向压降要求越来越高,因此对外延层参数之一的过渡区宽度提出了更高要求。讨论了影响过渡区的温度、生长速率、本征CAP层以及赶气等因素。通过一系列实验,找到了合理的生长条件,得到了完... 详细信息

掺As衬底外延片很大部分用于肖特基器件,器件对正向压降要求越来越高,因此对外延层参数之一的过渡区宽度提出了更高要求。讨论了影响过渡区的温度、生长速率、本征CAP层以及赶气等因素。通过一系列实验,找到了合理的生长条件,得到了完美的过渡区,解决了器件反向电压和正向压降之间的矛盾。在反向电压一致的条件下,正向压降平均降低了200mV,产品整体成品率提高了两个百分点以上。研究结果已成功应用于大规模生产中。

关键词：外延淀积自掺杂过渡区杂质浓度

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8英寸薄层硅外延片的均匀性控制方法

半导体技术 2017年第7期42卷 531-535,560页

作者：张志勤袁肇耿薛宏伟河北普兴电子科技股份有限公司河北省硅基外延材料工程技术研究中心石家庄050200

8英寸(1英寸=2.54 cm)薄层硅外延片的不均匀性是制约晶圆芯片良率水平的瓶颈之一。研究了硅外延工艺过程中影响薄外延层厚度和电阻率均匀性的关键因素,在保证不均匀性小于3%的前提下,外延层厚度和电阻率形成中间低、边缘略高的"碗状"分... 详细信息

8英寸(1英寸=2.54 cm)薄层硅外延片的不均匀性是制约晶圆芯片良率水平的瓶颈之一。研究了硅外延工艺过程中影响薄外延层厚度和电阻率均匀性的关键因素,在保证不均匀性小于3%的前提下,外延层厚度和电阻率形成中间低、边缘略高的"碗状"分布可有效提高晶圆的良率水平。通过调整生长温度和氢气体积流量可实现外延层厚度的"碗状"分布,但调整温区幅度不得超过滑移线的温度门槛值。通过提高边缘温度来提高边缘10 mm和6 mm的电阻率,同时提高生长速率以提高边缘3 mm的电阻率,获得外延层电阻率的"碗状"分布,8英寸薄层硅外延片的的边缘离散现象得到明显改善,产品良率也有由原来的94%提升至98.5%,进一步提升了8英寸薄层硅外延片产业化良率水平。

关键词： 8英寸硅外延片薄层外延外延层厚度电阻率不均匀性 “碗状”分布

用于高压快恢复二极管的200mm硅外延材料的生长

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半导体技术 2017年第2期42卷 129-133,159页

作者：张志勤吴会旺袁肇耿赵丽霞河北普兴电子科技股份有限公司河北省硅基外延材料工程技术研究中心石家庄050200

1 200 V快恢复二极管(FRD)器件用200 mm外延片由于直径较大、外延层较厚(约130μm)以及电阻率较高(约60Ω·cm),外延层滑移线、电阻率不均匀性和缓冲层过渡区不易控制。通过在水平板式炉上进行工艺优化实验,采用900℃恒温工艺,外延层滑... 详细信息

1 200 V快恢复二极管(FRD)器件用200 mm外延片由于直径较大、外延层较厚(约130μm)以及电阻率较高(约60Ω·cm),外延层滑移线、电阻率不均匀性和缓冲层过渡区不易控制。通过在水平板式炉上进行工艺优化实验,采用900℃恒温工艺,外延层滑移线总长由原来的约90 mm降低至约15 mm。采用氢气变流量赶气工艺,外延层电阻率不均匀性由原来的约5%提升至小于3%。缓冲层结构生长之前,预生长本征覆盖层(帽层)可以降低缓冲层的过渡区宽度,由10μm降低至5μm,改善了缓冲层的有效厚度,同时也可以降低缓冲层的电阻率不均匀性,由2.5%降低至1.1%。以上措施的实施,满足了1 200 V FRD器件的材料指标要求,外延片出货量大幅度增加,提升了产业化水平。

关键词：快恢复二极管(FRD) 外延滑移线电阻率不均匀性缓冲层

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高压VDMOS用外延片的外延参数设计

半导体技术 2009年第4期34卷 348-350页

作者：赵丽霞袁肇耿张鹤鸣河北普兴电子科技股份有限公司石家庄050200 西安电子科技大学微电子学院西安710071

通过理论计算,对VDMOS器件的外延层厚度和掺杂浓度进行了优化设计,探讨用于VDMOS的外延工艺,讨论了外延层厚度和过渡区的测试方法,提出了有效外延层厚度是影响击穿电压的最关键参数,应用此参数监控外延工艺,提高了片内及批次间的击穿电... 详细信息

通过理论计算,对VDMOS器件的外延层厚度和掺杂浓度进行了优化设计,探讨用于VDMOS的外延工艺,讨论了外延层厚度和过渡区的测试方法,提出了有效外延层厚度是影响击穿电压的最关键参数,应用此参数监控外延工艺,提高了片内及批次间的击穿电压一致性。特别通过对600 V的VDMOS外延参数及其器件结果分析得出,用此参数来调整中间和边缘厚度及不同外延设备之间的参数,使同种参数下有效外延层厚度保持相当,则可以大大减少离散性和设备间变差。

关键词：过渡区击穿电压硅外延外延层厚度外延层电阻率有效外延层厚度

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对n型Si外延片表面处理方法的研究

半导体技术 2011年第1期36卷 22-25页

作者：安静杨瑞霞袁肇耿张志勤河北工业大学信息工程学院天津300130 河北普兴电子科技股份有限公司石家庄050051

Si外延片是制造半导体器件和集成电路最常用的半导体材料。外延层电阻率是外延片最重要的参数之一,它直接影响器件的性能。简要分析了自动汞探针C-V测试仪测量电阻率前进行表面处理的原因,研究了不同的表面处理方法对电阻率测试结果的影... 详细信息

Si外延片是制造半导体器件和集成电路最常用的半导体材料。外延层电阻率是外延片最重要的参数之一,它直接影响器件的性能。简要分析了自动汞探针C-V测试仪测量电阻率前进行表面处理的原因,研究了不同的表面处理方法对电阻率测试结果的影响,发现对于外延层的电阻率ρ>1Ω.cm的n型Si外延片,采用紫外光(UV)表面处理是一种合适的表面处理方法,该方法应用于实际生产测试过程。

关键词：外延片电阻率汞探针C.V测试仪表面处理紫外光

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重掺磷衬底上外延层生长工艺研究

微纳电子技术 2012年第8期49卷 557-561页

作者：高淑红袁肇耿赵丽霞河北普兴电子科技股份有限公司石家庄050051

重掺磷衬底上硅外延片是制作集成电路开关电源的肖特基二极管和场控高频电力电子器件的首选产品。重掺磷衬底外延片可以大幅降低压降中半导体部分引起的压降所占的比例。介绍了重掺磷外延片的一种实用生产技术,在高浓度衬底外延后失配... 详细信息

重掺磷衬底上硅外延片是制作集成电路开关电源的肖特基二极管和场控高频电力电子器件的首选产品。重掺磷衬底外延片可以大幅降低压降中半导体部分引起的压降所占的比例。介绍了重掺磷外延片的一种实用生产技术,在高浓度衬底外延后失配现象、杂质外扩抑制方法、减少外延过程中衬底磷杂质的挥发等方面进行了研究。在研究的基础上使用CSD公司的EpiPro5000型外延设备进行工艺试验,采用盖帽层分层生长、变流量赶气和低温度生长等工艺条件控制磷杂质的扩散和挥发,从而减少自掺杂效应,获得良好的电阻率均匀性和陡峭的外延层过渡区。试验结果已成功应用于大规模生产,得到了用户认可。

关键词：正向压降磷掺杂失配杂质扩散杂质外扩