硅基低压MOSFET器件漏电失效分析.pdf
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1、2023年5月电子工艺技术Electronics Process Technology第44卷第3期47摘要:硅基低压MOSFET器件广泛应用于小电流驱动、电源控制模块等高科技领域,MOSFET器件失效主要是由生产过程中的工艺异常或缺陷导致。本文介绍了热点分析/聚焦离子束-扫描电镜的高精度检测方法,该方法可快速检查沟槽MOSFET器件电学性能及膜层结构失效。本文结合沟槽MOSFET的制备流程,阐明了由于多晶硅淀积工艺异常及过量刻蚀所导致的管芯边缘区域漏电失效并分析了其中原因,列举了改善及预防措施细则,为进一步优化刻蚀沉积设备提供了工艺依据。关键词:功率器件;漏电测试;沟槽工艺;刻蚀中图分类号:
2、TN605文献标识码:文章编号:1001-3474(2023)03-0047-03Abstract:Silicon based low voltage MOSFET devices have intensive applications in high-tech fi elds such as low current driven components and power control modules.The failures of MOSFET devices are mainly caused by process exception or defects in the producti
3、on process.A high-precision detection method via Hotspot analysis/FIB-SEM is discussed,by which electric properties and layer structure failure of trench MOSFET devices are checked quickly.In context of trench MOSFET devices manufacturing process,edge and pick-up area electricity leakage failure cau
4、sed by polycrystalline silicon deposition process exception and over etching is elucidated.The methods to prevent and improve such failure for further updates of etching and deposition equipment are listed.Keywords:power device;current-leakage failure analysis;trench process;dry etchDocument Code:A
5、Article ID:1001-3474(2023)03-0047-03硅基低压MOSFET器件漏电失效分析Leakage Failure Analysis of Silicon-based Low Voltage MOSFET Devices陈丹旻1,吕文利1,陈龙2,陈峰武1,龚欣1,龚肖1,邵义东1CHEN Danmin1,LYU Wenli1,CHEN Long2,CHEN Fengwu1,GONG Xin1,GONG Xiao1,SHAO Yidong1(1 湖南烁科晶磊半导体科技有限公司,长沙 410111;2 中国电子科技集团公司第四十八研究所,长沙 410111)(1 Huna
6、n SemicoreVac Co.,Ltd.,Changsha 410111,China;2 The 48th Research Institute of CETC,Taiyuan 030024,China)0 引言伴随光伏新能源、智能电动汽车及5G通信市场的蓬勃兴起,功率半导体市场仍处于供不应求的状态。尽管氮化镓、氧化镓、金刚石等宽禁带半导体材料在耐压、载流子迁移率等性能上具有一定优势1-2,但由于流片工艺成本较高、器件良率不够稳定,硅基半导体器件仍占据市场主要份额3。金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)是硅基半导体功率器件中最重要的产品之一,其电性参数测试(CP)主要包括管芯击穿电
7、压BV、导通电阻Rds(on)、阈值电压Vth及源栅漏电流IG。BV与晶圆外延层厚度成正比关系,Rds(on)与晶圆外延层电阻率及工艺减薄厚度相关,Vth与器件栅氧厚度、P阱注入浓度、结深相关性较强,漏电相关参数IDS、IGS虽然作者简介:陈丹旻(1 9 9 1-),女,硕士,工程师,主要从事半导体外延薄膜工艺及红外器件的设计研发工作。doi:10.14176/j.issn.1001-3474.2023.03.0132023年5月电子工艺技术Electronics Process Technology48可以通过CP测试机台直接测出,但往往需要通过良率管理系统、特定流程前后道制程进行分析,最终
8、结合经验及破坏性表征试验得出原因及后续改善措施4。本文阐述了低压MOSFET制备工艺流程及热点、结构失效检测分析方法。其中,热点分析是采用微光显微镜(EMMI)侦测各膜层缺陷、膜质差等因素产生的漏电流,漏电失效区域产生亮点从而便于精确快速定位;结构失效分析则利用双束聚焦显微镜(FIB-SEM)法对样品进行加工刻蚀,达到实时切片实时观测的效果5。两种方法能有效从电性分析、结构分析上进行高效率排查,从而有效分析芯片失效原因。1 试验方案1.1 器件制备流程试验采用8英寸(1英寸=25.4 mm)n型硅基外延片,外延片厚度72510 m,外延层厚度为7.20.3 m,外延层采用LTO+Poly进行背
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