[实用新型]高压功率器件用极厚外延片

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高压功率器件用极厚外延片。

背景技术

外延即在硅单晶衬底上沿原来的晶向再生长一层硅单晶薄膜的工艺。硅外延片是制作半导体分立器件的主要材料，因为它既能保证PN结的高击穿电压，又能降低器件的正向压降。一些高压功率器件对耐压的要求达到了1500V甚至更高，对应的，对于外延的厚度要求达到了100um以上，甚至到160um。

衡量外延品质有三项重要参数，分别是厚度、电阻率、表面缺陷。随着外延厚度的增加，尤其是大尺寸如6寸以上的外延片，外延层厚度和阻值均匀性都会变得难以调节，而做到完美的晶圆表面更是难上加难。

在6寸或8寸的外延上长如此厚的外延，按照传统的工艺和相关设备、物料配置制造出的外延片有以下几个缺陷：1、碎片或裂片，外延层可看做是一层一层极薄的膜累积堆叠在基板上，在外力的作用下会发生弯曲，晶片各点的温度会随着外延厚度的增加而产生越来越大的差异，当同一片晶片不同位置的温度梯度达到一定程度时即会发生破裂；2、厚度均匀性和电阻率均匀性差，已有大量的试验数据能得出，在其它条件不变的情况下，长晶厚度从40um变为100um以上，厚度均匀性从2%变差为6%，电阻率均匀性变从3%变差为8%甚至更差，这同样是由于热应力和极厚外延层的热损耗和热传递不均匀导致不同点的各种化学成分的沉积速率不一致；计算公式:厚度/电阻率非均匀性=（MAX-MIN）*100%/(MAX+MIN),MAX为晶片上不同位置9个点中最大厚度/电阻率数值，MIN为9个点中最小厚度/电阻率数值。3、表面的长晶缺陷尤其是在晶片边缘的长晶缺陷，由于外延相比于衬底的原子、分子排列松散些，表现在物理特性上即硬度不如衬底，随着外延层的不断增厚，边缘的缺陷会增多，尤其是这种大于100um的极厚外延，会在边缘长成有小丘、层错等长晶形成的大尺寸（>0.5um）缺陷；4、晶片边缘被外延长晶炉台机械手臂压伤形成压痕，这是由于极厚外延对于设备的调节要求非常高，尤其是在机械手臂放入和拿出晶片时由于晶片长晶前后的厚度差极大和长晶用的石墨坑大小不合理所造成的手臂对外延后晶片边缘的压痕。

实用新型内容

本实用新型的目的之一是为了克服现有技术中的不足，提供一种高压功率器件用极厚外延片。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

高压功率器件用极厚外延片，包括衬底和外延层，其特征在于，所述衬底为6寸以上，所述外延层厚度为100μm以上。

优选地是，所述衬底为6寸或8寸。

优选地是，所述外延层厚度为100μm-199μm。

优选地是，所述外延层的厚度非均匀性小于等于5%。

优选地是，所述外延层的电阻非均匀性小于等于5%。

优选地是，所述衬底为N型衬底。

优选地是，所述N型衬底掺杂砷、磷及锑中的至少一种元素。

优选地是，所述衬底为P型衬底。

优选地是，所述P型衬底掺杂有硼元素。

本实用新型可以有效的解决在大量的工业连续生产过程中大尺寸极厚外延在外延后晶片碎裂、边缘压痕、长晶大缺陷、厚度均匀性和电阻率均匀性差的问题，以满足器件设计后道对外延片边缘和晶片表面的需求，并且，本实用新型所涉及的极厚外延片可以被广泛应用于高压功率器件，所承受的电压可以高达1900V，目前，在国内，此极厚外延及所承受的高电压属于零的突破。按照本实用新型中的制造方法生产的用于高压功率器件的极厚外延片，厚度非均匀性可降低至2.03%。电阻率非均匀性可降低至4.24%。

附图说明

图1为用于高压功率器件的极厚外延片的制造方法流程图。

图2为现有技术生产的边缘存在压伤的晶圆示意图。

图3为现有技术生产的边缘存在撞伤的晶圆示意图。

图4为现有技术生产的边缘存在裂痕的晶圆示意图。

图5为本实用新型生产的晶圆示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型进行详细的描述：

实施例1

使用外延长晶机台为LPE3061系列机台，其内部的承载6寸、8寸晶片的基底装置，6寸外延机台包含8个石墨坑，8寸包含5个石墨坑，石墨坑用来承载所需长晶的衬底。