SIC电源晶体管工艺流程分析:RoHM SCT30222ALGC11工艺流程

供稿作者:Sinjin迪克森沃伦

碳化硅(SiC)功率晶体管的市场预计在未来几年将大幅增长。与传统的硅基器件相比,SiC功率晶体管具有一些优势,包括在高温、高频和高压应用中的性能改进。这使得碳化硅功率晶体管非常适合汽车、能源和工业应用。随着制造商努力满足对碳化硅功率晶体管日益增长的需求,有必要对制造工艺进行创新,以降低成本并提高性能。最先进的技术可用于分析这些创新,并重建制造过程中使用的步骤顺序。由此产生的工艺流程可为SiC功率晶体管制造所需的设备和材料提供有价值的见解。

TechInsights最近完成全面分析该工艺流程用于制造Rohm SCT3022ALGC11 n沟道,SiC,沟槽,功率MOSFET。的SCT3022ALGC11是一个650 V,93 a的装置,带有R戴森22m³。它是一个领先的蚀刻SiC沟槽门电源FET,设计用于太阳能逆变器,DC / DC转换器,开关模式电源,感应加热和电机驱动器。

我们的分析员利用他们对光刻技术的了解,选择一个用于分析的设备区域,该区域将提供对制造工艺流程的最大洞察,特别是晶体管阵列的单个单元。然后使用扫描电子显微镜(SEM)成像、能量色散x射线光谱(EDS)和扫描电容显微镜(SCM)成像等技术对该区域进行分析。产生的图像和数据用于确定设备中存在的物理特征和材料。仔细分析这些特征和材料,可以创建一个表,描述包括光刻掩模在内的工艺步骤。然后将数据提交给Synopsys Sentaurus过程浏览器模拟器,以实现工艺流程的完全仿真。

如图1所示,SiC MOSFET一角的地形图提供了布局信息,有助于选择目标区域进行分析。晶体管栅极阵列包含许多重复的方形单元结构,用于分析的示例性区域。选择其中一个单元进行分析和最终过程模拟。

图1 SCT3022ALGC11 SiC Power FET Die Corner

图1 SCT3022ALGC11 SiC Power FET Die Corner

SCT3022ALGC11模具在多晶硅水平上的单个晶体管单元的布局如图2所示。方形单元由中心体触点组成,周围有虚拟源沟槽门。有源硅区域进一步围绕着源沟槽。活动沟槽栅聚绕着每个细胞的边缘运行,并与相邻的细胞共享。如图1所示,这些有源多晶硅栅极与阵列边缘的栅极串电连接。选择晶体管单元区域进行工艺流程模拟,因为它代表了器件的核心。

图2 SCT3022ALGC11多晶硅晶体管单元-平面视图扫描电镜

图2 SCT3022ALGC11多晶硅晶体管单元-平面视图扫描电镜

图3显示了穿过方形晶体管单元中间的横截面SEM图像。中央主体触点直接连接到顶部铝源金属。源/体接触区域位于源沟附近,源沟也连接到源金属。有源栅槽位于单元边缘周围,如上图2所述。

图3 SCT3022ALGC11晶体管单元-横截面SEM

图3 SCT3022ALGC11晶体管单元-横截面SEM

其他显著特征需要更先进的分析技术。SCM是一种扫描探针技术,能够描绘半导体结构的掺杂区域。图4显示了穿过晶体管单元中间、以有源晶体管沟道栅极为中心的横截面相衬度SCM图像。相衬度CM对掺杂剂类型敏感,P型材料给出正(蓝紫色)响应,N型材料给出负(黄色)响应。SCM显示有源沟道栅极由N型多晶硅形成,并且N+源区位于沟道栅极两侧附近。P+体区似乎延伸至虚拟源沟道底部周围,并在有源栅极的每一侧形成垂直沟道区。这些掺杂区将具有已使用掺杂剂植入工艺形成。

图4 SCT3022ALGC11晶体管单元-截面单片机

图4 SCT3022ALGC11晶体管单元-截面单片机

TechInsights的分析解释的结构,材料和上述掺杂物的分析来构建的设备的处理流程中所采取的步骤的模式。该数据然后可以与所述概要一起使用森塔罗斯过程资源管理器来模拟流程流。具体而言,我们的逆向工程的详细结果用于将SCT3022ALGC11模具制造中可能使用的工艺步骤制成表格。根据对设备各层平面图成像的检查,raybet炉石传说以GDSII格式生成估计的掩模布局。图5显示了工艺模拟产生的晶体管单元区域的最终结构。图6中显示了一段视频,演示了最终结构的流程步骤。

图5 SCT3022ALGC11工艺仿真最终结构

图5 SCT3022ALGC11工艺仿真最终结构

图6 SCT3022ALGC11概要过程资源管理器仿真

处理流程的分析是一个值相加过程逆向工程服务,它通过由平面图和器件的结构的横截面分析提供的结raybet炉石传说构信息解释提供更大的见解。现在TechInsights的跨多个技术垂直行业提供这项服务订阅的客户,其中包括功率半导体,图像传感器,存储器和逻辑。

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