專利名稱：：低正向壓降肖特基二極管用材料的外延方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種肖特基二極管用材料的外延方法，尤其是一種低正向壓降肖特基二極管用材料的外延方法。
背景技術(shù)：
：對于二極管來說，其功耗取決于二極管電流If和正向壓降Vf，由于If是由應(yīng)用預(yù)先決定的，因此要想降低二極管的功耗只能想辦法降低正向壓降(VF)。對于肖特基整流二極管，正向壓降Vf取決于二極管使用的金屬勢壘層及有源區(qū)域。有源區(qū)域主要來自于肖特基二極管所使用材料的外延層，在普通工藝下，正常生長過渡區(qū)一般大于1.3微米，片內(nèi)電阻率均勻性大于7%,爐內(nèi)電阻率均勻性>10%,且爐與爐之間重復(fù)性和再現(xiàn)性差，使用這種材料制造肖特基二極管，在反向擊穿電壓滿足要求時，因為過渡區(qū)較長，因此相應(yīng)的外延有效厚度減少，因此需要更大的外延總厚度，而造成過高的正向壓降。因此如何調(diào)節(jié)外延層的過渡區(qū)和片內(nèi)的均勻性使整個外延片在全部滿足反向擊穿電壓的同時且得到低的正向壓降是目前肖特基用材料外延需要研究的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種低正向壓降肖特基二極管用材料的外延方法，該方法使所用材料外延后過渡區(qū)控制在1.2—1.3微米之間，片內(nèi)電阻率均勻性更好，從而使得到的外延材料在滿足肖特基反向擊穿電壓的同時得到比常規(guī)工藝低的正向壓降。為解決上述問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種低正向壓降肖特基二極管用材料的外延方法，該方法包括以下步驟1、一種低正向壓降肖特基二極管用材料的外延方法，其特征在于，該方法包括以下步驟l)將村底放入反應(yīng)室，先用氮氣趕氣，再用大流量氫氣趕氮氣；2)將氫氣流量調(diào)小到60--150升/分，將反應(yīng)室溫度用3-7分鐘時間從室溫升至650度，用8-12分鐘從650度升至900度，用9-11分鐘從900度升至1150度，用4-8分鐘將溫度從1150升至1190度，在將溫度從1150升至1190度過程中氫氣流量增大至180-220升/分，同時開啟HCL進行趕氣；3)反應(yīng)室通入流量為1—5升/分HCL，腐蝕襯底表面3—8分鐘；4)關(guān)掉HC1，增大氫氣流量至250-350升/分，趕氣3—5分鐘；5)用3—4分鐘降低溫度至1140—1160度，同時氫氣流量調(diào)至130—180升/分進行趕氣，氫氣趕氣的同時，通入流量為3--10升/分的三氯氬硅進行趕氣；6)將流量為3-10升/分的三氯氫硅通入反應(yīng)室，完成第一層本征層的生長；7)關(guān)閉三氯氫硅，升高溫度至1170-1180度，同時用流量為130—180升/分氫氣趕氣3—5分鐘；8)降低溫度至1140--1160度，降溫同時將流量為3--10升/分的三氯氫硅和摻雜源同時通入反應(yīng)室，用130-18G升/分流量的氫氣、3--10升/分的三氯氫硅趕氣3-5分鐘，同時趕摻雜源；9)將流量為3--10升/分三氯氫硅通入反應(yīng)室沉積，完成所需的生長厚度。10)關(guān)閉三氯氫硅和摻雜源，用130—180升/分的氫氣趕氣1-3分鐘，然后通大流量氫氣緩慢降溫15分鐘，再通入大流量氮氣趕氣3分鐘。上述步驟1)中氮氣趕氣時間為3-10分鐘，氫氣趕氮氣時間為4-15分鐘。所述摻雜源為磷烷或者砷烷。所述的大流量氫氣和大流量氮氣中的大流量為300-350升/分。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于本發(fā)明通過調(diào)節(jié)升溫的程序及和氫氣流量的仔細(xì)配合，控制優(yōu)化每一步的升溫時間，使片子在熱處理過程中來自襯底雜質(zhì)外擴，再加上氫氣趕氣，最終使得硅外延片的過渡區(qū)達到1.2-1.3微米的范圍，從而使得到的外延材料在滿足肖特基反向擊穿電壓的同時得到比常規(guī)工藝低的正向壓降。表1是普通工藝片內(nèi)五點電阻率及均勻性表2是采用本發(fā)明工藝片內(nèi)五點電阻率及均勻性表l<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表1和表2的均勻性％=(5點中最大值-5點中最小值)*100/(5點中最大值+5點中最小值)，該數(shù)據(jù)為隨機抽取的外延材料測試數(shù)據(jù)，由表1和表2可知，采用本發(fā)明所述方法的片內(nèi)電阻率均勻性小于3%,從而其過渡區(qū)可控制在1.0—1.3微米之間，爐內(nèi)電阻率均勻性小于5%，且爐與爐之間電阻率和厚度重復(fù)性和再現(xiàn)性好，爐內(nèi)及片內(nèi)過渡區(qū)重復(fù)性好,使用這種材料制造的肖特基二極管正向壓降低且反向壓降均勻性和一致性好。圖1為普通工藝擴展電阻分析縱向分布圖；圖2為本發(fā)明所述工藝擴展電阻分析縱向分布圖。具體實施例方式下面結(jié)合實驗結(jié)果對本發(fā)明做進一步詳細(xì)描述1、襯底放入反應(yīng)室，先用氮氣趕氣3分鐘，而后關(guān)閉氮氣，再用氬氣(氬氣閥門開至最大)趕氮氣4分鐘；2、將氫氣流量調(diào)小到60-150升/分，如通常的100升/分，將反應(yīng)室溫度用5分鐘時間從室溫升至650度，用10分鐘從650度升至900度，用8分鐘從900度升至1150度，用6分鐘將溫度從1150度升至1190度，如典型的1160度，在從1150度升至1190度的過程中將氫氣流量增大至180-220升/分，如通常的200升/分，同時通入HC1進行趕氣；3、升溫后繼續(xù)通入1-5升/分流量HCL，腐蝕襯底表面3—8分鐘，如通常的3升/分流量HCL腐蝕表面5分鐘；4、關(guān)掉HCl,增大氫氣至250-350升/分，如通常的280升/分，趕氣3-5分鐘；5、用3-4分鐘降低溫度至1140-1160度，如典型的1150度，同時氫氣流量調(diào)至130-180升/分，如通常的150升/分進行趕氣，氬氣趕氣的同時通入一定流量如3—10升/分的三氯氫硅趕氣，如通常的6升/分；6、三氯氫硅通反應(yīng)室，完成第一層本征生長的生長，如l.2微米的厚度，7、關(guān)閉硅源，用130-180升/分流量的氫氣趕氣3-5分鐘，如通常的150升/分氫氣趕氣4分鐘，同時升高溫度至1170-1180度；8、降低溫度至1140-1160度，如典型的1150度，降溫同時用130-180升/分流量的氫氣、3—10升/分的三氯氫硅趕氣3-5分鐘，同時趕摻雜源(磷烷)，如通常的150升/分氫氣、6升/分的三氯氬硅趕氣4分鐘，9、將三氯氫硅通入反應(yīng)室，完成所需的生長厚度，10、關(guān)閉硅源和摻雜源，用130-180升/分的氫氣趕氣1-3分鐘，如通常的150升/分氫氣趕氣2分鐘，然后通大流量(氫氣閥門全部打開，一般為350升/分)氫氣緩慢降溫15分鐘，大流量(閥門全打開)氮氣趕氣3分鐘，生長結(jié)束。圖1和圖2中x軸代表深度(DEPTH),單位是微米，y軸代表濃度，單位是cm-3,曲線l為擴展電阻曲線，曲線2為電阻率曲線，曲線3為濃度曲線，這兩個圖是外延層的一個濃度隨厚度變化的縱向分布，比較圖1和圖2可以看出本發(fā)明所述工藝和舊工藝縱向分布的差異，舊工藝的過渡區(qū)為1.3—1.5微米，該工藝的過渡區(qū)為1.2—1.3微米。權(quán)利要求1、一種低正向壓降肖特基二極管用材料的外延方法，其特征在于，該方法包括以下步驟1)將襯底放入反應(yīng)室，先用氮氣趕氣，再用大流量氫氣趕氮氣；2)將氫氣流量調(diào)小到60--150升/分，將反應(yīng)室溫度用3-7分鐘時間從室溫升至650度，用8-12分鐘從650度升至900度，用9-11分鐘從900度升至1150度，用4-8分鐘將溫度從1150升至1190度，在將溫度從1150升至1190度過程中將氫氣流量增大至180-220升/分，同時開啟HCL進行趕氣；3)反應(yīng)室通入流量為1--5升/分HCL，腐蝕襯底表面3--8分鐘；4)關(guān)掉HCl，增大氫氣流量至250-350升/分，趕氣3--5分鐘；5)用3--4分鐘降低溫度至1140--1160度，同時氫氣流量調(diào)至130--180升/分進行趕氣，氫氣趕氣的同時，通入流量為3--10升/分的三氯氫硅進行趕氣；6)將流量為3-10升/分的三氯氫硅通入反應(yīng)室，完成第一層本征層的生長；7)關(guān)閉三氯氫硅，升高溫度至1170-1180度，同時用流量為130--180升/分氫氣趕氣3--5分鐘；8)降低溫度至1140--1160度，降溫同時將流量為3--10升/分的三氯氫硅和摻雜源同時通入反應(yīng)室，用130-180升/分流量的氫氣、3--10升/分的三氯氫硅趕氣3-5分鐘，同時趕摻雜源；9)將流量為3--10升/分的三氯氫硅通入反應(yīng)室沉積，完成所需的生長厚度。10)關(guān)閉三氯氫硅和摻雜源，用130--180升/分的氫氣趕氣1-3分鐘，然后通大流量氫氣緩慢降溫15分鐘，再通入大流量氮氣趕氣3分鐘。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的低正向壓降肖特基二極管用材料的外延方法，上述步驟1)中氮氣趕氣時間為3-10分鐘，氫氣趕氮氣時間為4-15分鐘。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的低正向壓降肖特基二極管用材料的外延方法，其特征在于所述摻雜源為磷烷或者砷烷。4、根據(jù)權(quán)利要求l所述的低正向壓降肖特基二極管用材料的外延方法，其特征在于所述的大流量氫氣和大流量氮氣中的大流量為300-350升/分。全文摘要本發(fā)明公開了一種低正向壓降肖特基二極管用材料的外延方法，本發(fā)明通過調(diào)節(jié)升溫的程序及氫氣流量的仔細(xì)配合，控制優(yōu)化每一步的升溫時間，使片子在熱處理過程中來自襯底雜質(zhì)外擴，再加上氫氣趕氣，最終使得硅外延片的過渡區(qū)達到1.2-1.3微米的范圍。采用本發(fā)明所述方法的片內(nèi)電阻率均勻性小于3％，從而其過渡區(qū)可控制在1.0-1.3微米之間，爐內(nèi)電阻率均勻性小于5％，且爐與爐之間電阻率和厚度重復(fù)性和再現(xiàn)性好，爐內(nèi)及片內(nèi)過渡區(qū)重復(fù)性好，使用這種材料制造的肖特基二極管正向壓降低且反向壓降均勻性和一致性好。文檔編號H01L21/02GK101295638SQ200810055079公開日2008年10月29日申請日期2008年6月17日優(yōu)先權(quán)日2008年6月17日發(fā)明者袁肇耿,趙麗霞申請人:河北普興電子科技股份有限公司