课件推送(功率器件的钝化层-半导体工艺知识站)

链接：功率器件的钝化层｜一层介质，四个身份

关键信息摘录如下：

1、钝化影响功率器件的性能和可靠性；

2、钝化覆盖在芯片上层，起到阻挡水汽与沾污等作用；还会影响器件的电场分布；

3、钝化通常为多叠层结构，包括SiO2（热氧化或沉积）、SiN（PECVD）和聚酰亚胺等；

4、钝化层的作用（身份）：界面态钝化、电场调制、阻挡离子/水汽、机械保护；

4.1、界面态钝化：压低半导体的表面态、界面态和陷阱；

在Si/SiO₂界面，硅原子周期性终端，留下未配对电子的悬挂键‌（≡Si·），即Pb中心；

高浓度的 Pb 中心会导致界面态密度（Dit）升高，界面态既是复合中心导致漏电增大，又是俘获中心引起阈值漂移，迁移率降低；

450 °C，N2/H2或 Ar/H2 退火，让氢与悬挂键结合，形成稳定的 ‌≡Si-H‌ 结构，从而降低界面态；Si(100)/SiO2界面的Dit约E10cm-2·eV-1量级；

4.2、电场调制：钝化层会直接改变半导体表面的电场分布；

钝化层参数：厚度、介电常数和固定电荷Qf；

界面没有电荷时，电位移法向分量连续，介质内电场乘以其介电常数等于硅内电场乘以硅介电常数（即：ε1*E1=ε21*E2）；

硅相对介电常数11.7，SiO2约3.9，即SiO2介质内电场是硅的约3倍；

固定电荷Qf直接扰动终端区的电场分布；

4.3、阻挡层：阻挡Na+/K+等碱金属离子和水汽；

Na+/K+等碱金属离子在SiO2中可漂移（室温、中等电场下），迁移至界面处引起漏电增大等；

水汽沿着缺陷、界面与边缘路径进入终端区，在高温高湿高电场下提高表面电导，诱发离子迁移和电化学腐蚀；

工程经验：水汽更多沿针孔、微裂纹、台阶覆盖薄弱处、金属边缘、焊盘开口，划片边缘渗入；薄弱点集中在开口、边缘和台阶；影响HTRB、H3TRB、THB考核；

致密的SiN（PECVD）可阻挡水汽，而PSG/BPSG中的磷可俘获Na+/K+等碱金属；

4.4、机械保护：承受机械与热的应力，包括封装应力、温度循环、划片边缘损伤、厚金属应力与有机材料吸潮膨胀；

致密的SiN通常伴随高的应力，易开裂；

聚酰亚胺（PI）较大的弹塑性变形，适用于做顶部钝化层；

全文完。