高压硅堆反向漏电流IR1的改善

李仕权/天津市环欧半导体材料技术有限公司

高压硅堆反向漏电流IR1的改善

李仕权/天津市环欧半导体材料技术有限公司

高压硅堆在使用过程中要求反向漏电尽可能小，我公司经过大量分析研究，找到了影响漏电的关键因素，制作高压硅堆的原材料硅片和扩散源的品质直接影响了产品漏电的大小。通过试验对比验证，使用国产质量较好硅片（用美国ASIM I多晶材料生产的硅片）和高纯度硼源，解决了漏电大的问题，并应用于生产，提高了品质。

高压硅堆；反向漏电；高纯度；硼源；硅片

一、引言

由于高压硅堆在使用中的损耗主要是反向损耗和开关损耗，因此,在高压硅堆的设计及生产中力求使高压硅堆的反向漏电流IR1尽可能小。所以，反向漏电流IR1是表征高压硅堆性能的一个非常重要的参数。

二、改进前的状况

目前，我公司生产的70系列高压硅堆如果不采用铂扩散后退火的方法，产品的IR1非常大，超出工艺标准，严重影响生产的组织及合格率，生产很难进行。下图是同一生产批在相同测试条件下退火前后IR1、Vz分布图。（IR1测试电压为10kv）。

由上图可看出：未经退火处理的IR1值是退火后的10倍，且大大超出标准。但是，采用退火工艺，不仅增加了成本，而且使Vz变大，对高压硅堆的频率特性和耐放电性能带来很大的负面影响。因此不采用退火的方法使IR1得到很好的控制是我们多年来一直想要攻克的难题。

三、改善措施

公司成立技术开发部后，将IR1问题列为专题进行研究。最终确立了要想彻底解决IR1问题，首先必须要找到影响IR1的关键因素的方案，为此，我们在对生产工艺、扩散系统及生产过程进行了全面检查，并确认无异常后，把问题的焦点集中到硅片和扩散源上。首先，我们对各厂家的硅片进行了研究分析并进行比较，发现这些硅片的补偿度和缺陷存在着很大差异。日本硅片的缺陷较少；生产所用的硅片缺陷较多。为此，制定出如下方案：

1.采用生产中使用的国产硅片，改用高纯度硼源；

2.使用日本进口硅片，改用高纯度硼源；

3.使用国产质量较好硅片（用美国ASIMI多晶原料生产的硅片及740厂改进后的硅片），改用高纯度硼源；

4.使用国产质量较好硅片（用美国ASIMI多晶原料生产的硅片）和生产线所用的硼源。

四、改进结果

1.用生产中使用的国产硅片，高纯度硼源，得到IR1、、Vz结果如下：（IR1测试电压为10kv）

由上图可看出：改用高纯度硼源、使用生产中使用的国产硅片对IR1基本无改善。

2.使用日本进口硅片，改用高纯度硼源，得到IR1、VZ结果如下：（IR1测试电压为10kv）

由上图可看出：使用日本进口硅片，高纯度硼源，对IR1改善非常明显。通过与国产硅片对比还可看到，日本硅片在Vz相对较低的情况下，IR1仍很小。有此可见，硅片的质量对高压硅堆的IR1的影响很大。

3.使用国产质量较好硅片（用美国ASIMI多晶原料生产的硅片及740厂改进后的硅片）改用高纯度硼源，得到IR1、Vz结果如下：（IR1测试电压为10kv）

由上图可看出：使用国产质量较好硅片，改用高纯度硼源对IR1改善也很明显。

4．使用国产质量较好硅片（用美国ASIMI多晶材料生产的硅片）和生产线所用硼源得到IR1、Vz结果如下：（IR1测试电压为10kv）

由上图可看出：使用国产质量较好硅片（用美国ASIMI多晶材料生产的硅片）和生产线使用硼源对IR1也有改善，但比使用高纯度硼源差。可见，硼源对IR1也有一定程度的影响。

五、结论

上述几组实验经多次重复后，结果基本一致。因此，可得出结论：硅片和杂质源的质量是影响产品IR1性能的关键因素，在生产中只有使用高质量的硅片和杂质源，再加上严格的工艺管理，才能使IR1得到很好的控制。

六、生产应用

经多次重复实验验证后，已将实验结果应用于生产。目前，使用国产质量较好硅片，改用高纯度硼源、已经投入生产多批，结果比较理想，为彻底解决IR1问题奠定了基础。