低正向压降肖特基二极管用材料的外延方法技术

本发明专利技术公开了一种低正向压降肖特基二极管用材料的外延方法，本发明专利技术通过调节升温的程序及氢气流量的仔细配合，控制优化每一步的升温时间，使片子在热处理过程中来自衬底杂质外扩，再加上氢气赶气，最终使得硅外延片的过渡区达到１．２－１．３微米的范围。采用本发明专利技术所述方法的片内电阻率均匀性小于３％，从而其过渡区可控制在１．０－１．３微米之间，炉内电阻率均匀性小于５％，且炉与炉之间电阻率和厚度重复性和再现性好，炉内及片内过渡区重复性好，使用这种材料制造的肖特基二极管正向压降低且反向压降均匀性和一致性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种肖特基二极管用材料的外延方法，尤其是一种低正向压降 肖特基二极管用材料的外延方法。
技术介绍
对于二极管来说，其功耗取决于二极管电流If和正向压降Vf，由于If是 由应用预先决定的，因此要想降低二极管的功耗只能想办法降低正向压降(VF )。 对于肖特基整流二极管，正向压降Vf取决于二极管使用的金属势垒层及有源区 域。有源区域主要来自于肖特基二极管所使用材料的外延层，在普通工艺下，正 常生长过渡区一般大于1. 3微米，片内电阻率均匀性大于7%,炉内电阻率均匀性 > 10%,且炉与炉之间重复性和再现性差，使用这种材料制造肖特基二极管，在反 向击穿电压满足要求时，因为过渡区较长，因此相应的外延有效厚度减少，因此 需要更大的外延总厚度，而造成过高的正向压降。因此如何调节外延层的过渡区 和片内的均匀性使整个外延片在全部满足反向击穿电压的同时且得到低的正向 压降是目前肖特基用材料外延需要研究的问题。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种低正向压降肖特基二极管用材料的 外延方法，该方法使所用材料外延后过渡区控制在1.2—1. 3微米之间，片内电 阻率均匀性更好，从而使得到的外延材料在满足肖特基反向击穿电压的同时得 到比常规工艺低的正向压降。为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案是 一种低正向压降肖特基二 极管用材料的外延方法，该方法包括以下步骤1、 一种，其特征在于，该方法 包括以下步骤l)将村底放入反应室，先用氮气赶气，再用大流量氢气赶氮气；2) 将氢气流量调小到60--150升/分，将反应室温度用3-7分钟时间从室 温升至650度，用8-12分钟从650度升至900度，用9-11分钟从900度升至 1150度，用4-8分钟将温度从1150升至1190度，在将温度从1150升至1190 度过程中氢气流量增大至180-220升/分，同时开启HCL进行赶气；3) 反应室通入流量为1—5升/分HCL，腐蚀衬底表面3—8分钟；4) 关掉HC1，增大氢气流量至250-350升/分，赶气3—5分钟；5) 用3—4分钟降低温度至1140—1160度，同时氢气流量调至130—180 升/分进行赶气，氢气赶气的同时，通入流量为3--10升/分的三氯氩硅进行赶气；6) 将流量为3-10升/分的三氯氢硅通入反应室，完成第一层本征层的生长；7) 关闭三氯氢硅，升高温度至1170-1180度，同时用流量为130—180升/ 分氢气赶气3—5分钟；8) 降低温度至1140--1160度，降温同时将流量为3--10升/分的三氯氢硅 和掺杂源同时通入反应室，用130-18G升/分流量的氢气、3--10升/分的三氯 氢硅赶气3-5分钟，同时赶掺杂源；9) 将流量为3--10升/分三氯氢硅通入反应室沉积，完成所需的生长厚度。10) 关闭三氯氢硅和掺杂源，用130—180升/分的氢气赶气1-3分钟，然 后通大流量氢气緩慢降温15分钟，再通入大流量氮气赶气3分钟。上述步骤1)中氮气赶气时间为3-10分钟，氢气赶氮气时间为4-15分钟。 所述掺杂源为磷烷或者砷烷。所述的大流量氢气和大流量氮气中的大流量为300-350升/分。 采用上述技术方案所产生的有益效果在于本专利技术通过调节升温的程序及和氢气流量的仔细配合，控制优化每一步的 升温时间，使片子在热处理过程中来自衬底杂质外扩，再加上氢气赶气，最终 使得硅外延片的过渡区达到1.2-1. 3微米的范围，从而使得到的外延材料在满 足肖特基反向击穿电压的同时得到比常规工艺低的正向压降。表1是普通工艺片内五点电阻率及均匀性表2是采用本专利技术工艺片内五点电阻率及均匀性表l<table>table see original document page 6</column></row><table>表1和表2的均匀性％= ( 5点中最大值-5点中最小值)* 100/ ( 5点中最大 值+5点中最小值)，该数据为随机抽取的外延材料测试数据，由表1和表2可知， 采用本专利技术所述方法的片内电阻率均匀性小于3%,从而其过渡区可控制在 1. 0—1. 3微米之间，炉内电阻率均匀性小于5%，且炉与炉之间电阻率和厚度重复 性和再现性好，炉内及片内过渡区重复性好,使用这种材料制造的肖特基二极管 正向压降低且反向压降均匀性和一致性好。 附图说明图1为普通工艺扩展电阻分析纵向分布图； 图2为本专利技术所述工艺扩展电阻分析纵向分布图。 具体实施例方式下面结合实验结果对本专利技术做进 一 步详细描述1、 衬底放入反应室，先用氮气赶气3分钟，而后关闭氮气，再用氬气(氬 气阀门开至最大)赶氮气4分钟；2、 将氢气流量调小到60-150升/分，如通常的100升/分，将反应室温度 用5分钟时间从室温升至650度，用10分钟从650度升至900度，用8分钟从900度升至1150度，用6分钟将温度从1150度升至1190度，如典型的1160 度，在从1150度升至1190度的过程中将氢气流量增大至180-220升/分，如通 常的200升/分，同时通入HC1进行赶气；3、 升温后继续通入1-5升/分流量HCL，腐蚀衬底表面3—8分钟，如通常 的3升/分流量HCL腐蚀表面5分钟；4、 关掉HCl,增大氢气至250-350升/分，如通常的280升/分，赶气3-5 分钟；5、 用3-4分钟降低温度至1140-1160度，如典型的1150度，同时氢气流 量调至130-180升/分，如通常的150升/分进行赶气，氬气赶气的同时通入一 定流量如3—10升/分的三氯氢硅赶气，如通常的6升/分；6、 三氯氢硅通反应室，完成第一层本征生长的生长，如l. 2微米的厚度，7、 关闭硅源，用130 - 180升/分流量的氢气赶气3-5分钟，如通常的150 升/分氢气赶气4分钟，同时升高温度至1170-1180度；8、 降低温度至1140-1160度，如典型的1150度，降温同时用130 - 180升 /分流量的氢气、3—10升/分的三氯氢硅赶气3-5分钟，同时赶掺杂源(磷烷)， 如通常的150升/分氢气、6升/分的三氯氩硅赶气4分钟，9、 将三氯氢硅通入反应室，完成所需的生长厚度，10、 关闭硅源和掺杂源，用130-180升/分的氢气赶气1-3分钟，如通常的150升/分氢气赶气2分钟，然后通大流量(氢气阀门全部打开， 一般为350升/分)氢气緩慢降温15分钟，大流量(阀门全打开)氮气赶气3分钟，生长结束。图1和图2中x轴代表深度(DEPTH ),单位是微米，y轴代表浓度，单位是 cm-3,曲线l为扩展电阻曲线，曲线2为电阻率曲线，曲线3为浓度曲线，这两 个图是外延层的一个浓度随厚度变化的纵向分布，比较图1和图2可以看出本 专利技术所述工艺和旧工艺纵向分布的差异，旧工艺的过渡区为1. 3—1.5微米，该 工艺的过渡区为1. 2—1. 3微米。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低正向压降肖特基二极管用材料的外延方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：１）将衬底放入反应室，先用氮气赶气，再用大流量氢气赶氮气；２）将氢气流量调小到６０－－１５０升／分，将反应室温度用３－７分钟时间从室温升至６５０度， 用８－１２分钟从６５０度升至９００度，用９－１１分钟从９００度升至１１５０度，用４－８分钟将温度从１１５０升至１１９０度，在将温度从１１５０升至１１９０度过程中将氢气流量增大至１８０－２２０升／分，同时开启ＨＣＬ进行赶气；３）反应室 通入流量为１－－５升／分ＨＣＬ，腐蚀衬底表面３－－８分钟；４）关掉ＨＣｌ，增大氢气流量至２５０－３５０升／分，赶气３－－５分钟；５）用３－４分钟降低温度至１１４０－－１１６０度，同时氢气流量调至１３０－－１８０升／分进行赶气 ，氢气赶气的同时，通入流量为３－－１０升／分的三氯氢硅进行赶气；６）将流量为３－１０升／分的三氯氢硅通入反应室，完成第一层本征层的生长；７）关闭三氯氢硅，升高温度至１１７０－１１８０度，同时用流量为１３０－－１８０升／分氢气 赶气３－－５分钟；８）降低温度至１１４０－－１１６０度，降温同时将流量为３－－１０升／分的三氯氢硅和掺杂源同时通入反应室，用１３０－１８０升／分流量的氢气、３－－１０升／分的三氯氢硅赶气３－５分钟，同时赶掺杂源；９）将流量为 ３－－１０升／分的三氯氢硅通入反应室沉积，完成所需的生长厚度。１０）关闭三氯氢硅和掺杂源，用１３０－－１８０升／分的氢气赶气１－３分钟，然后通大流量氢气缓慢降温１５分钟，再通入大流量氮气赶气３分钟。...

【技术特征摘要】
1、一种低正向压降肖特基二极管用材料的外延方法，其特征在于，该方法包括以下步骤1)将衬底放入反应室，先用氮气赶气，再用大流量氢气赶氮气；2)将氢气流量调小到60--150升/分，将反应室温度用3-7分钟时间从室温升至650度，用8-12分钟从650度升至900度，用9-11分钟从900度升至1150度，用4-8分钟将温度从1150升至1190度，在将温度从1150升至1190度过程中将氢气流量增大至180-220升/分，同时开启HCL进行赶气；3)反应室通入流量为1--5升/分HCL，腐蚀衬底表面3--8分钟；4)关掉HCl，增大氢气流量至250-350升/分，赶气3--5分钟；5)用3--4分钟降低温度至1140--1160度，同时氢气流量调至130--180升/分进行赶气，氢气赶气的同时，通入流量为3--10升/分的三氯氢硅进行赶气；6)将流量为3-10升/分的三氯氢硅通入反应室，完成第一层本征层的生长；7)关闭三氯氢硅，升高温度至117...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵丽霞，袁肇耿，
申请(专利权)人：河北普兴电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]