本文關(guān)鍵詞：大功率器件用氮化鎢各向異性刻蝕工藝設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：氮化鎢是一種很重要的寬帶隙半導(dǎo)體材料。與其他半導(dǎo)體材料相比,氮化鎢的化學(xué)性質(zhì)不活潑,并且具有很強(qiáng)的化學(xué)鍵,但是高鍵能也使得在刻蝕氮化鎢時(shí)需要比其他半導(dǎo)體材料更高的激活能。同時(shí)氮化鎢還是一種具有優(yōu)良機(jī)械和熱穩(wěn)定性能的陶瓷材料,能夠很好的應(yīng)用到半導(dǎo)體的制作當(dāng)中。由此本文主要探討半導(dǎo)體材料當(dāng)中大功率器件氮化鎢各向異性刻蝕工藝。本文主要研究和分析大功率器件氮化鎢各向異性刻蝕工藝的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。論文首先對研究背景及意義、國內(nèi)外與本課題相關(guān)的半導(dǎo)體材料、刻蝕技術(shù)、氮化物半導(dǎo)體材料等研究資料進(jìn)行綜述,并詳細(xì)闡述干法刻蝕和濕法刻蝕的基本原理及分類,為本文的研究奠定一定的理論基礎(chǔ)。結(jié)合氮化鎢各向異性的特性,選擇干法刻蝕作為主要的研究方法,具體設(shè)計(jì)了刻蝕工藝。本課題基于應(yīng)用材料公司的Centura型反應(yīng)離子刻蝕機(jī)對氮化鎢薄膜進(jìn)行圖形化開發(fā),采用CHF3/CF4作為刻蝕氣體,評估了射頻功率、工藝腔壓力、氣體流量等工藝參數(shù)對刻蝕性能的影響,優(yōu)化后的工藝菜單對下層襯底的Si及Si02的損失量具有較好的控制。電學(xué)測試結(jié)果顯示,在0-5V區(qū)間,保持了良好的線性,電阻值曲線也沒有明顯的波動(dòng)。整片硅片在5V電壓時(shí),各個(gè)die的電阻值集中在243kΩ左右,并且保持良好的均勻性。當(dāng)前層的Si側(cè)壁形貌較直時(shí),側(cè)壁底部的W2N在刻蝕后會留下殘留,引起局部短路,在電學(xué)測試中,PCM結(jié)構(gòu)的測試顯示異常;當(dāng)前層Si在淀積W2N之前利用Pre-clean處理后,側(cè)壁角度較小,側(cè)壁上的W2N在采用相同的刻蝕菜單時(shí)也能夠去除干凈�；谶@個(gè)機(jī)理,對前層Si進(jìn)行了優(yōu)化,減小Si圖形側(cè)壁傾角。最終確認(rèn)了刻蝕工藝能夠滿足W2N刻蝕的需求,保證W2N去除干凈的情況下,對下層的損失量在可控范圍內(nèi),并且,在片內(nèi)均勻性優(yōu)良。本文所設(shè)計(jì)刻蝕工藝技術(shù)應(yīng)用到LDMOS器件實(shí)際生產(chǎn)中。達(dá)到了 LDMOS芯片工藝制程要求:對下層襯底Si02的過刻蝕損失量小于500埃,且氮化鎢刻蝕的側(cè)向線寬損失小于0.2μm,刻蝕的均勻性小于5%。使用該刻蝕技術(shù)研制的LDMOS器件在(485～606)MHz批頻率范圍、脈寬20ms、占空比35.7%的工作條件下,輸出功率大于350W,增益大于17dB,效率大于52%。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN305.7

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本文編號：1280199