SiC功率晶体管工艺流程分析:Rohm SCT3022ALGC11工艺流程

贡献作者:Sinjin Dixon-Warren

市场对碳化硅(SiC)功率晶体管,预计在未来几年大幅增长。SiC功率晶体管具有比传统的基于硅的器件,其中包括在高温,高频率,高电压应用改进的性能的若干优点。这使得SiC功率晶体管非常适合于汽车,能源和工业应用。随着制造商合作,以满足SiC功率晶体管的需求增加有在生产过程中需要创新来降低成本并提高性能。的本领域技术状态可以被用来分析这些创新和重建的在制造过程中使用的步骤序列。将得到的处理流程可以提供有价值的洞察在制造SiC功率晶体管的所需要的设备和材料。

TechInsights最近完成完整分析的用于制造罗门哈斯SCT3022ALGC11 N沟道,碳化硅,沟槽,功率MOSFET的处理流程。该SCT3022ALGC11650v, 93是带R的设备吗DSON22 m。这是一种领先的蚀刻SiC沟槽栅功率场效应晶体管,设计用于太阳能逆变器,DC/DC转换器,开关电源,感应加热和电机驱动。

我们的分析中使用他们的光刻的知识来选择装置的区域以进​​行分析,将提供最大的洞察的制造工艺流程中,具体地,晶体管阵列的单个细胞。然后使用的技术,包括扫描电子显微镜(SEM)成像,能量色散X射线光谱法(EDS)和扫描电容显微镜(SCM)成像的组合进行分析的区域。所得到的图像和数据被用于确定存在于所述设备的物理特性和材料。的允许创建描述过程步骤,包括光刻掩膜的表的这些特征和材料仔细分析。然后将数据提交给Synopsys公司Sentaurus的进程浏览器模拟器,使流程的全仿真。

在SiC MOSFET的角,如在图1的地形图,在用于分析的目标区域的选择提供辅助布局信息。所述晶体管栅极阵列包含很多重复的正方形电池结构,使对用于分析的示例性区域。其中一个细胞被选定为分析和最终的过程仿真。

图1 SCT3022ALGC11 SiC功率FET模具拐角

图1 SCT3022ALGC11 SiC功率FET模具拐角

在多晶硅水平SCT3022ALGC11管芯的单个晶体管单元的布局可以在图2中可以看出的正方形单元由一个中心体接触的,由伪源沟槽栅包围。有源硅区进一步包围源沟槽。有源沟槽栅极多晶硅运行周围的每个小区的边缘,并与相邻的单元共用。这些活性聚栅极在阵列,如图1所示。被选择的晶体管单元区域的处理流程的仿真,因为它代表该装置的心脏的边缘电连接到栅极纵梁。

图2多晶硅的SCT3022ALGC11晶体管单元-平面视图SEM

图2多晶硅的SCT3022ALGC11晶体管单元-平面视图SEM

图3示出了穿过正方形晶体管单元的中部的横截面SEM图像。中央体接触被直接连接到顶部铝源金属。源极/体接触区位于邻近源极沟槽,其也被连接到源极金属。有源栅极沟槽都位于围绕所述小区的边缘,如针对图2所讨论的,上面。

图3 SCT3022ALGC11晶体管单元- SEM横截面图

图3 SCT3022ALGC11晶体管单元- SEM横截面图

其它显着特点需要更先进的分析技术。SCM是扫描探针技术,其使半导体结构的掺杂区的划定。图4给出了通过中部的晶体管单元的横截面相位对比图像SCM,居中上的有源晶体管的沟槽栅。相位对比SCM是将掺杂剂类型敏感,有P型材料给出阳性(蓝紫色)响应和N型材料给出负(黄色)的反应。单片机示出有源沟槽栅极与N型多晶硅形成,并且该N +源极区位于邻近于所述沟槽栅极的两侧。P +本体区似乎延伸围绕所述伪源沟槽的底部,并形成于有源栅极的每一侧上的垂直沟道区域。这些掺杂区域将利用掺杂剂注入工艺已经形成。

图4 SCT3022ALGC11晶体管细胞 - 横断面SCM

图4 SCT3022ALGC11晶体管细胞 - 横断面SCM

TechInsights分析人员对上述结构、材料和掺杂剂分析进行了解释,以建立设备工艺流程中所采取步骤的模型。然后,这些数据可以与概要一起使用Sentaurus的过程资源管理器来模拟流程。具体地,我们的逆向工程的详细结果用于制表在SCT3022ALGC11模具的制造中使用狗万体育网站的可能的处理步骤。在GDSII格式生成估计掩模布局,基于用于所述设备的每一层的平面图成像检查。图5显示从过程仿真得到的晶体管单元区域的最终结构。示出导致这一最终结构的处理步骤的视频被呈现在图6中。

图5 SCT3022ALGC11过程仿真的最终结构

图5 SCT3022ALGC11过程仿真的最终结构

图6 SCT3022ALGC11概要流程浏览器仿真

工艺流程分析是一种增值的工艺逆向工程服务,通过对设备结构的平面图和横截面分析所提供的结构信狗万体育网站息的解释,提供更深刻的见解。TechInsights目前正在为几个技术领域的订阅客户提供这项服务,这些领域包括功率半导体、图像传感器、内存和逻辑。

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