肖特基二極管的靜電損傷失效分析？

 二極管分析與討論有哪些？肖特基二極管在靜電的恢復(fù)特性差別是什么？

肖特基二極管是利用金屬與半導(dǎo)體接觸形成的勢壘而制成的二極管，它不同于擴(kuò)散型PN結(jié)二極管，其正向壓降只有PN結(jié)的一半，所以功耗可以降低一半。肖特基二極管利用一種多數(shù)載流子器件，不存在PN結(jié)二極管勢壘少子注入和儲存的瞬態(tài)恢復(fù)特性，這使得在相同的應(yīng)用情況下，兩者的恢復(fù)特性存在明顯的差別，恢復(fù)時間大約為1:50，由于SBD的恢復(fù)時間要短的多，因此其開關(guān)速度比PN結(jié)二極管要快一倍，二極管的恢復(fù)時間越短，它的平均功率損耗就越小。

常規(guī)肖特基二極管對ESD并不敏感,其使用中的主要失效模式常為正向過流燒毀或反向過壓擊穿;但高耐壓肖特基整流管由于其結(jié)構(gòu)的特殊性,抗靜電能力較常規(guī)肖特基二極管弱,在使用中仍要高度注意防靜電問題,本文從實際失效案例說明肖特基功率整流管受靜電損傷的機理,對高耐壓肖特基整流管靜電敏感度低的原因進(jìn)行研究,并提出在生產(chǎn)、使用以及失效分析階段的注意事項。

1. 肖特基二極管的制作過程
肖特基接觸的制造通常是將合適的金屬蒸發(fā)在N+-N外延結(jié)構(gòu)的表面上來完成的。對于高耐壓肖特基二極管,通常采用邊緣終端技術(shù)(擴(kuò)散P+保護(hù)環(huán))來改善其邊緣電場的集成從而提高其反向擊穿電壓。目前主流的肖特基二極管(幾十V至200V以上)。工藝流程分別為在N+/N襯底上熱氧化生長SiO2作P+擴(kuò)散的掩蔽層;先后進(jìn)行光刻、刻蝕、B注入、推結(jié),形成器件結(jié)終端;刻蝕SiO2形成肖特基勢壘區(qū)(即有源區(qū));濺射/蒸發(fā)Mo金屬,繼續(xù)退火處理,形成MoSi2金屬勢壘;蒸發(fā)鋁,形成電極。

2.失效機理分析
從能譜分析可以看出,異常點處除了存在上述的Al、Mo、Si外,還有O。O有2個可能的來源,一是封裝內(nèi)部的O2,二是器件制作過程SiO2殘留。器件封裝內(nèi)部含有少量O2,燒毀點在過熱過程中發(fā)生局部氧化,在異常點處可分析出O,而內(nèi)部氣氛分析表明器件密封腔里不含有O2,因此可排除這種來源;結(jié)合肖特基器件工藝流程,判斷O來源于氧化層刻蝕過程中殘留的少量或極少量SiO2。

由于高耐壓肖特基整流管通常利用擴(kuò)散P+保護(hù)環(huán)的方法改善其反向耐壓,需要在N+/N襯底上熱氧化生長SiO2作P+擴(kuò)散的掩蔽層,而在刻蝕SiO2形成肖特基勢壘區(qū)時,往往會由于各種原因(例如Si表面的微缺陷、刻蝕不干凈等)殘留少量或極少量的SiO2,從而在肖特基二極管中引入對ESD敏感的MOS電容結(jié)構(gòu),造成器件的抗靜電能力大幅下降,若使用中靜電防護(hù)措施不當(dāng),很容易對器件造成靜電損傷。