Низкотемпературное формирование силицидов платины для силовых диодов Шоттки

Abstract

Мировой рынок потребления диодов Шоттки в последнее время существенно расширяется. К настоящему моменту объем продаж диодов Шоттки составляет 15-20 % (в стоимостном выражении) от всех силовых диодов [1]. В большинстве случаев использование диодов Шоттки позволяет получить наилучшее сочетание технических и экономических характеристик. Диоды Шоттки обеспечивают ряд важных схемных преимуществ по сравнению с лучшими диодами с />-и-переходом (благодаря сравнительно малым прямому падению напряжения и времени переключения), но при этом некоторые параметры диодов Шоттки существенно хуже. Так, диод Шоттки имеет сравнительно большую плотность обратного тока, который к тому же экспоненциально возрастает с увеличением температуры кристалла и приложенного обратного напряжения [2]. Но применение металлов с большим значением высоты барьера позволяет значительно уменьшить обратный ток диода Шоттки. К примеру, использование в качестве контактного металла платины позволяет иметь приемле- мую плотность обратного тока вплоть до температуры 175 °С, а допустимое обратное напряжение при соответствующем выборе уровня легирования кремния может достигать 100, 150 или даже 200 В [2]. С другой стороны, при изготовлении диодов Шоттки особые требования должны предъявляться к технологии производства. Так как контакт Шоттки образуется на границе металла и полупроводника, необходимо обеспечить высокую чистоту и однородность свойств на поверхности последнего. В этой связи при производстве силовых диодов Шоттки силицидам переходных металлов отводится исключительно важная роль [3-6]. Силициды переходных металлов обладают высокой проводимостью металлического характера и высокой температурной стабильностью. Формирование контактов силицид-кремний очищает границу раздела на атомарном уровне, предотвращая, таким образом, колебания контактных свойств, которые в противном случае могут иметь место - если поверхность загрязнена или имеет дефекты. В свою очередь, есть и ряд трудностей при формировании силицидов переходных металлов. Из-за несоответствия кристаллических решеток кремния и силицидов наблюдаются большие напряжения в контактных слоях и возможно формирование дефектов на границах раздела. Это является одной из важнейших проблем при производстве силовых диодов Шоттки. Так как размеры контактов элементов силовых диодов Шоттки достигают десятков миллиметров, то здесь принципиально важно получить максимально однородный как по составу, так и по толщине слой силицида, ввиду того что вероятность пробоя максимальна в областях, где кромка контактного слоя имеет наиболее острые края [2]. В нашей предыдущей работе [7] при формировании контакта на основе PtSi, в режимах принятых для СБИС технологии (550 °С, 15-30 мин), формируемый силицидный слой имел большую неоднородность по толщине, а также были зарегистрированы различные дефекты на границе раздела силицид-кремний. Все это привело как к невоспроизводимости технологической операции формирования контактного силицидного слоя, так и, в свою очередь, низкому проценту выхода годных приборов. Существует ряд работ (например [8]), где отмечалось, что уже при комнатной температуре идет процесс образования силицида платины некоторого переходного состава. В данной работе, исходя из анализа литературных источников и наших предыдущих исследований, было предложено провести исследования режима формирования контактных силицидных слоев платины при низких температурах (в диапазоне 200-500 °С).