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失效模式与工艺的楣关性分析及工艺控制要求

发布时间:2012/4/27 19:39:27 访问次数:881

    Si、GaAs等半导体分立器件使用6B595N时出现的失效模式中,大部分与工艺过程缺陷有关。半导体材料在单晶拉制、切割、研磨、抛光及外延、光刻、扩散、蒸发溅射等工艺过程中都可能诱生各种缺陷,它们对器件的性能、质量及可靠性有很大的影响,其中不少潜在的缺陷在器件长期工作过程中,将受到电流、电场、湿度、冲击力、温度等应力激活,导致器件质量退化,甚至失效。因此,在设计时要考虑工艺过程缺陷对器件可靠性的影响及其程度,并通过设计措施和工艺可靠性设计要求,将这种缺陷加以控制或消除,从而提高器件的可靠性。
    工艺缺陷对器件可靠性的影响
    位错对材料和器件质量的影响及工艺控制要求
    在晶体生长过程中引入的原生位错和在器件工艺过程中引入的诱生位错,对材料的电阻率、载流子迁移率和少子寿命都有明显影响。主要表现为:

    ①引起点缺陷和杂质的“吸收效应”。它既能吸收晶体中的微缺陷,又能吸收Cr、Fe、Au、Ni、Mn等重金属杂质。
    ②增强杂质扩散。沿位错线的增强扩散和金属沉淀可引起P-N结击穿特性软化,使晶体管E-C之间形成漏电沟道,特别对于微波器件和浅结器件更为明显。
    ③高浓度磷在P型Si中扩散时,由于磷四面体共价半径比Si小,扩散后将使Si点阵发生收缩,造成点阵错配,使晶体产生内部应力。这种点阵错配会加速其他杂质原子(如硼)的扩散速度。使基区产生“陷落效应”,该效应会降低器件击穿电压和可靠性水平。为了消除P扩散(发射区扩散)造成的基区陷落效应,通常采用共价半径与Si相近的As代P作发射区扩散杂质源。采用离子注入技术代替热扩散工艺,可大大减少热扩散引入的诱生缺陷。

    Si、GaAs等半导体分立器件使用6B595N时出现的失效模式中,大部分与工艺过程缺陷有关。半导体材料在单晶拉制、切割、研磨、抛光及外延、光刻、扩散、蒸发溅射等工艺过程中都可能诱生各种缺陷,它们对器件的性能、质量及可靠性有很大的影响,其中不少潜在的缺陷在器件长期工作过程中,将受到电流、电场、湿度、冲击力、温度等应力激活,导致器件质量退化,甚至失效。因此,在设计时要考虑工艺过程缺陷对器件可靠性的影响及其程度,并通过设计措施和工艺可靠性设计要求,将这种缺陷加以控制或消除,从而提高器件的可靠性。
    工艺缺陷对器件可靠性的影响
    位错对材料和器件质量的影响及工艺控制要求
    在晶体生长过程中引入的原生位错和在器件工艺过程中引入的诱生位错,对材料的电阻率、载流子迁移率和少子寿命都有明显影响。主要表现为:

    ①引起点缺陷和杂质的“吸收效应”。它既能吸收晶体中的微缺陷,又能吸收Cr、Fe、Au、Ni、Mn等重金属杂质。
    ②增强杂质扩散。沿位错线的增强扩散和金属沉淀可引起P-N结击穿特性软化,使晶体管E-C之间形成漏电沟道,特别对于微波器件和浅结器件更为明显。
    ③高浓度磷在P型Si中扩散时,由于磷四面体共价半径比Si小,扩散后将使Si点阵发生收缩,造成点阵错配,使晶体产生内部应力。这种点阵错配会加速其他杂质原子(如硼)的扩散速度。使基区产生“陷落效应”,该效应会降低器件击穿电压和可靠性水平。为了消除P扩散(发射区扩散)造成的基区陷落效应,通常采用共价半径与Si相近的As代P作发射区扩散杂质源。采用离子注入技术代替热扩散工艺,可大大减少热扩散引入的诱生缺陷。

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