高壓硅堆反向漏電流IR1的改善

李仕權(quán)/天津市環(huán)歐半導(dǎo)體材料技術(shù)有限公司

高壓硅堆反向漏電流IR1的改善

李仕權(quán)/天津市環(huán)歐半導(dǎo)體材料技術(shù)有限公司

高壓硅堆在使用過程中要求反向漏電盡可能小，我公司經(jīng)過大量分析研究，找到了影響漏電的關(guān)鍵因素，制作高壓硅堆的原材料硅片和擴散源的品質(zhì)直接影響了產(chǎn)品漏電的大小。通過試驗對比驗證，使用國產(chǎn)質(zhì)量較好硅片（用美國ASIM I多晶材料生產(chǎn)的硅片）和高純度硼源，解決了漏電大的問題，并應(yīng)用于生產(chǎn)，提高了品質(zhì)。

高壓硅堆；反向漏電；高純度；硼源；硅片

一、引言

由于高壓硅堆在使用中的損耗主要是反向損耗和開關(guān)損耗，因此,在高壓硅堆的設(shè)計及生產(chǎn)中力求使高壓硅堆的反向漏電流IR1盡可能小。所以，反向漏電流IR1是表征高壓硅堆性能的一個非常重要的參數(shù)。

二、改進前的狀況

目前，我公司生產(chǎn)的70系列高壓硅堆如果不采用鉑擴散后退火的方法，產(chǎn)品的IR1非常大，超出工藝標準，嚴重影響生產(chǎn)的組織及合格率，生產(chǎn)很難進行。下圖是同一生產(chǎn)批在相同測試條件下退火前后IR1、Vz分布圖。（IR1測試電壓為10kv）。

由上圖可看出：未經(jīng)退火處理的IR1值是退火后的10倍，且大大超出標準。但是，采用退火工藝，不僅增加了成本，而且使Vz變大，對高壓硅堆的頻率特性和耐放電性能帶來很大的負面影響。因此不采用退火的方法使IR1得到很好的控制是我們多年來一直想要攻克的難題。

三、改善措施

公司成立技術(shù)開發(fā)部后，將IR1問題列為專題進行研究。最終確立了要想徹底解決IR1問題，首先必須要找到影響IR1的關(guān)鍵因素的方案，為此，我們在對生產(chǎn)工藝、擴散系統(tǒng)及生產(chǎn)過程進行了全面檢查，并確認無異常后，把問題的焦點集中到硅片和擴散源上。首先，我們對各廠家的硅片進行了研究分析并進行比較，發(fā)現(xiàn)這些硅片的補償度和缺陷存在著很大差異。日本硅片的缺陷較少；生產(chǎn)所用的硅片缺陷較多。為此，制定出如下方案：

1.采用生產(chǎn)中使用的國產(chǎn)硅片，改用高純度硼源；

2.使用日本進口硅片，改用高純度硼源；

3.使用國產(chǎn)質(zhì)量較好硅片（用美國ASIMI多晶原料生產(chǎn)的硅片及740廠改進后的硅片），改用高純度硼源；

4.使用國產(chǎn)質(zhì)量較好硅片（用美國ASIMI多晶原料生產(chǎn)的硅片）和生產(chǎn)線所用的硼源。

四、改進結(jié)果

1.用生產(chǎn)中使用的國產(chǎn)硅片，高純度硼源，得到IR1、、Vz結(jié)果如下：（IR1測試電壓為10kv）

由上圖可看出：改用高純度硼源、使用生產(chǎn)中使用的國產(chǎn)硅片對IR1基本無改善。

2.使用日本進口硅片，改用高純度硼源，得到IR1、VZ結(jié)果如下：（IR1測試電壓為10kv）

由上圖可看出：使用日本進口硅片，高純度硼源，對IR1改善非常明顯。通過與國產(chǎn)硅片對比還可看到，日本硅片在Vz相對較低的情況下，IR1仍很小。有此可見，硅片的質(zhì)量對高壓硅堆的IR1的影響很大。

3.使用國產(chǎn)質(zhì)量較好硅片（用美國ASIMI多晶原料生產(chǎn)的硅片及740廠改進后的硅片）改用高純度硼源，得到IR1、Vz結(jié)果如下：（IR1測試電壓為10kv）

由上圖可看出：使用國產(chǎn)質(zhì)量較好硅片，改用高純度硼源對IR1改善也很明顯。

4．使用國產(chǎn)質(zhì)量較好硅片（用美國ASIMI多晶材料生產(chǎn)的硅片）和生產(chǎn)線所用硼源得到IR1、Vz結(jié)果如下：（IR1測試電壓為10kv）

由上圖可看出：使用國產(chǎn)質(zhì)量較好硅片（用美國ASIMI多晶材料生產(chǎn)的硅片）和生產(chǎn)線使用硼源對IR1也有改善，但比使用高純度硼源差?？梢?，硼源對IR1也有一定程度的影響。

五、結(jié)論

上述幾組實驗經(jīng)多次重復(fù)后，結(jié)果基本一致。因此，可得出結(jié)論：硅片和雜質(zhì)源的質(zhì)量是影響產(chǎn)品IR1性能的關(guān)鍵因素，在生產(chǎn)中只有使用高質(zhì)量的硅片和雜質(zhì)源，再加上嚴格的工藝管理，才能使IR1得到很好的控制。

六、生產(chǎn)應(yīng)用

經(jīng)多次重復(fù)實驗驗證后，已將實驗結(jié)果應(yīng)用于生產(chǎn)。目前，使用國產(chǎn)質(zhì)量較好硅片，改用高純度硼源、已經(jīng)投入生產(chǎn)多批，結(jié)果比較理想，為徹底解決IR1問題奠定了基礎(chǔ)。