大功率vdmos%26igbt器件失效原因及工艺技术改进研究

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1、摘要摘要全球温室效应的加剧和气候变迁引发了人们对能源议题的高度关注，由此引发的能源危机越来越为世界各国所共知。通过提升能源使用效率而降低能源的消耗来达N-氧化碳减排的目的，从而缓解温室气体的排放成为当前的焦点话题。功率半导体器件的应用对于节约能源具有深远影响。在人类所消耗的电能中有75％需经功率半导体器件转换成一定的形式后才可供最终设备使用。新型功率半导体器件能较大地提高转换效率，达到节能的目的。目前，我国功率半导体企业生产条件和产品大都停留在国外上世纪70年代的水平。我国市场用的功率器件约90％依赖进口，IGBT、平面型快恢复和超快恢复二极管完全不能制造，其余约10％低档产品

2、是个别集成电路企业制造的一些小电流低档VD-MOSFET老产品。因此，我公司通过与国外某功率半导体公司合作开发了一套高压大功率平面栅型VDMOS和IGBT器件生产工艺平台，弥补了我国企业在这一领域的技术缺口。本课题的主要工作是采用了统计学在内的多种方法来对此工艺平台进行分析优化改善其产出器件的良率，通过失效分析进一步优化该工艺平台产出器件的可靠性和良率。本文主要对该工艺平台的优化工作进行了详细的介绍，为我国功率半导体生产技术的改进提供了有价值的参考资料。根据国际权威机构预测，中国在不久将成为功率半导体的世界第一大市场，2011年功率半导体在中国市场的销售量将占世界整个市场的50

3、％，每年接近200亿美元。有关功率半导体技术的研究将得到政府的大力支持，我国的现代化、信息化和国家安全都要求我国自主发展功率半导体产业。本文所述的VDMOS功率半导体工艺技术开发经验具有很好的实用价值，可为国内同行的工作提供一定的参考。关键词：VDMOS、IGBT、平面栅、可靠性、失效分析、工艺改进AbstractTheGlobewarmeffectandclimatemovementdrawhi【ghattentionofpeopleforpowerdissipationissue，whichcausedtheenergycrisesandwereacknowledgedal

4、lOVertheworld．ThetopissueistoreduceexhaustinggreenhousegassuchascarbondioxidebyimprovingtheEfficiencyin1Kqeofenergyandresource．Theusageofpowersemiconductordevicesisveryimportantforenergysaving．About75％usedelectricalpowermustbeconvertedbypowersemiconductordevicesbeforesupplyingtoterminals．The

5、advancedpowersemiconductordeviceshavehigherconvertefficiencytosavemorepower．Theproductionconditionsandproductsofnativesemiconductormanufacturersareonlyasgoodasthelevelofoversea$1970s．Theimporteddevicesoccupied90％nativemarket，IGBT,planarFREDandUltra—FREDwereunabletobeproducted,andtherest10％lo

6、wgradeproductssuchassomelowcurrentsimpleoldVDMOSwereprovidedinteriorlybyhdividualICmanufacturers．SoCSMCcooperatedwithafamousoverseapowersemiconductorcompanytodevelopahi91lvoltagehighpowerplanarVDMOSandIGBTprocessplatform，whichclosedthetechnonicalgap．Thetopicofthisarticleist6analyseandresearc

7、honthefailmodebasedOilthe耐ginalprocess，optimizethecorrespondingprocesssections，andimprovetheproductreliabilityandyieldundertheplatform．Thearticlesummariedthewholeprocessdevelophistorytoprovidesomeusefulsuggestionsfortheimprovementofnationalpowerdev