一种提升SiC晶圆片内阈值电压一致性的方法与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种提升sic晶圆片内阈值电压一致性的方法。

背景技术：

1、在电力电子行业的发展过程中，半导体技术起到了决定性作用。其中，功率半导体器件一直被认为是电力电子设备的关键组成部分。随着电力电子技术在工业、医疗、交通、消费等行业的广泛应用，功率半导体器件直接影响着这些电力电子设备的成本和效率。功率半导体器件几乎用于所有的电子制造业，包括计算机领域的笔记本、pc、服务器、显示器以及各种外设；网络通信领域的手机、电话以及其它各种终端和局端设备。常用的功率器件包括二极管，mosfet、igbt等。硅基器件经过几十年的发展，由于其材料特性限制已经很难继续提升性能，因此第三代半导体材料sic由于材料特性优于硅材料被广泛研究。

2、碳化硅mosfet属于新型的功率半导体器件，由于碳化硅材料高击穿电场，高饱和漂移速度，碳化硅mosfet具有高击穿电压和高频特性。与传统的硅基mosfet相比，碳化硅mosfet具有更高的工作频率、更低的导通电阻和开关损耗，并且具有更好的‌高温稳定性。这些特性使得碳化硅mosfet在‌电力电子系统中具有更高的效率和可靠性。

3、目前，碳化硅晶圆制造主要在6寸晶圆产线进行，由于碳化硅材料片内掺杂浓度的一致性差异、以及晶圆制作过程中晶圆片内栅氧厚度差异等原因，导致碳化硅晶圆在制造完成后片内的阈值电压参数差异比较大，阈值电压参数的一致性比较差，影响最后生产出来的sic mosfet的整体性能、寿命和可靠性。

4、在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

5、现有的碳化硅晶圆在制造完成后晶圆片内的阈值电压差异比较大，阈值电压的一致性较差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种提升sic晶圆片内阈值电压一致性的方法，以解决现有技术中存在的碳化硅晶圆在制造完成后晶圆片内的阈值电压差异比较大，阈值电压的一致性较差的技术问题。

2、本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

3、为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

4、本发明提供的一种提升sic晶圆片内阈值电压一致性的方法，包括：

5、对sic晶圆中的每个芯片进行测试，得到测试参数，并对所述测试参数进行分析，得到阈值电压参数差异分布图，其中，所述测试参数包括每个所述芯片的坐标以及每个所述芯片的阈值电压；

6、对所述阈值电压参数差异分布图进行分析，得到掩膜区域和非掩膜区域，并计算所述掩膜区域和非掩膜区域之间的阈值电压差值；

7、基于所述掩膜区域，制作阈值电压掩膜板；

8、在制造sic晶圆流片的过程中，在所述sic晶圆流片完成第零层之后，使用所述阈值电压掩膜板做掩蔽，并根据所述阈值电压差值往所述sic晶圆流片中未被所述阈值电压掩膜板掩蔽的区域注入相应剂量的p型元素。

9、可选的，所述对所述测试参数进行分析，得到阈值电压参数差异分布图，包括：

10、对每个所述芯片的坐标和每个所述芯片的阈值电压进行数据分析，得到阈值电压按照坐标排布的map图；

11、根据阈值电压的数值大小对所述map图进行色阶填充，得到阈值电压参数差异分布图。

12、可选的，所述对每个所述芯片的坐标和每个所述芯片的阈值电压进行数据分析，包括：

13、使用数据透视表功能对每个所述芯片的坐标和每个所述芯片的阈值电压进行数据分析。

14、可选的，所述对sic晶圆中的每个芯片进行测试，得到测试参数，包括：

15、使用探针台对所述sic晶圆中的每个芯片进行cp测试，得到每个所述芯片的测试参数。

16、可选的，所述对所述阈值电压参数差异分布图进行分析，得到掩膜区域和非掩膜区域，包括：

17、基于所述阈值电压参数差异分布图分析，得到阈值电压差异区域，其中，所述阈值电压差异区域根据所述阈值电压的高低，分为高阈值电压区域、中阈值电压区域和低阈值电压区域；

18、将所述高阈值电压区域和中阈值电压区域进行区域整合，得到所述掩膜区域；

19、将所述低阈值电压区域进行区域整合，得到所述非掩膜区域。

20、可选的，所述得到掩膜区域和非掩膜区域之间的阈值电压差值，包括：

21、计算所述掩膜区域的平均阈值电压值；

22、计算所述非掩膜区域的平均阈值电压值；

23、使用掩膜区域的平均阈值电压值减去所述非掩膜区域的平均阈值电压值，得到所述掩膜区域和非掩膜区域之间的阈值电压差值。

24、可选的，所述基于所述掩膜区域，制作阈值电压掩膜板，包括：

25、根据所述掩膜区域确定掩膜板的所需直径；

26、根据所述掩膜板的所需直径制作出阈值电压掩膜板。

27、可选的，所述在所述sic晶圆流片完成第零层之后，使用所述阈值电压掩膜板做掩蔽，并根据所述阈值电压差值往所述sic晶圆流片中未被所述阈值电压掩膜板掩蔽的区域注入相应剂量的p型元素，包括：

28、在所述sic晶圆流片完成第零层之后，使用所述阈值电压掩膜板在所述sic晶圆流片上做掩蔽；

29、根据所述阈值电压差值和仿真结果计算出所述sic晶圆流片中未被所述阈值电压掩膜板掩蔽的区域所需的注入剂量；

30、往所述sic晶圆流片中未被所述阈值电压掩膜板掩蔽的区域中注入相应剂量的p型元素。

31、可选的，所述往所述sic晶圆流片中未掩蔽的区域注入相应剂量的p型元素时，注入能量为200kev-500kev。

32、可选的，所述p型元素为ai离子。

33、实施本发明上述技术方案中的一个技术方案，具有如下优点或有益效果：

34、在本实施例中，对sic晶圆中的每个芯片进行测试，得到测试参数，并对测试参数进行分析，得到阈值电压参数差异分布图，其中，测试参数包括每个芯片的坐标以及每个芯片的阈值电压；对阈值电压参数差异分布图进行分析，得到掩膜区域和非掩膜区域，并计算掩膜区域和非掩膜区域之间的阈值电压差值；基于掩膜区域，制作阈值电压掩膜板；在制造sic晶圆流片的过程中，在sic晶圆流片完成第零层之后，使用阈值电压掩膜板在sic晶圆流片上做掩蔽，并根据阈值电压差值往sic晶圆流片中未被阈值电压掩膜板掩蔽的区域中注入p型元素。本实施例根据晶圆中芯片实际的测试情况分析出掩膜区域和非掩膜区域，并根据掩膜区域制作阈值电压掩膜板，在后续sic晶圆流片的过程中，使用阈值电压掩膜板做掩蔽，往未被所述阈值电压掩膜板掩蔽的区域进行p型元素注入，提升表面沟道处的离子浓度的同时，提升了晶圆外缘处的阈值电压，最终提升晶圆片内阈值电压一致性。

技术特征：

1.一种提升sic晶圆片内阈值电压一致性的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的提升sic晶圆片内阈值电压一致性的方法，其特征在于，所述对所述测试参数进行分析，得到阈值电压参数差异分布图，包括：

3.根据权利要求2所述的提升sic晶圆片内阈值电压一致性的方法，其特征在于，所述对每个所述芯片的坐标和每个所述芯片的阈值电压进行数据分析，包括：

4.根据权利要求1所述的提升sic晶圆片内阈值电压一致性的方法，其特征在于，所述对sic晶圆中的每个芯片进行测试，得到测试参数，包括：

5.根据权利要求1所述的提升sic晶圆片内阈值电压一致性的方法，其特征在于，所述对所述阈值电压参数差异分布图进行分析，得到掩膜区域和非掩膜区域，包括：

6.根据权利要求1所述的提升sic晶圆片内阈值电压一致性的方法，其特征在于，所述得到掩膜区域和非掩膜区域之间的阈值电压差值，包括：

7.根据权利要求1所述的提升sic晶圆片内阈值电压一致性的方法，其特征在于，所述基于所述掩膜区域，制作阈值电压掩膜板，包括：

8.根据权利要求1所述的提升sic晶圆片内阈值电压一致性的方法，其特征在于，所述在所述sic晶圆流片完成第零层之后，使用所述阈值电压掩膜板做掩蔽，并根据所述阈值电压差值往所述sic晶圆流片中未被所述阈值电压掩膜板掩蔽的区域注入相应剂量的p型元素，包括：

9.根据权利要求8所述的提升sic晶圆片内阈值电压一致性的方法，其特征在于，所述往所述sic晶圆流片中未掩蔽的区域注入相应剂量的p型元素时，注入能量为200kev-500kev。

10.根据权利要求8所述的提升sic晶圆片内阈值电压一致性的方法，其特征在于，所述p型元素为ai离子。

技术总结本发明公开了一种提升SiC晶圆片内阈值电压一致性的方法，该方法包括：对SiC晶圆中的每个芯片进行测试，得到测试参数，并对测试参数进行分析，得到阈值电压参数差异分布图，其中，测试参数包括每个芯片的坐标以及每个芯片的阈值电压；对阈值电压参数差异分布图进行分析，得到掩膜区域和非掩膜区域，并计算掩膜区域和非掩膜区域之间的阈值电压差值；基于掩膜区域，制作阈值电压掩膜板；在制造SiC晶圆流片的过程中，在SiC晶圆流片完成第零层之后，使用阈值电压掩膜板做掩蔽，并根据阈值电压差值往SiC晶圆流片中未被阈值电压掩膜板掩蔽的区域注入相应剂量的P型元素。本方法提升了晶圆外缘处的阈值电压，最终提升晶圆片内阈值电压一致性。技术研发人员：杨承晋,刘勇强,杨啸,李佩珊,刘旭受保护的技术使用者：深圳市森国科科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/23