【技术】MDD肖特基二极管的静电损伤失效分析

时间： 2023-08-12 来源：辰达行官网

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MDD二极管分析与讨论有哪些？MDD肖特基二极管在静电的恢复特性差别是什么？

肖特基二极管是利用金属与半导体接触形成的势垒而制成的二极管，它不同于扩散型PN结二极管，其正向压降只有PN结的一半，所以功耗可以降低一半。肖特基二极管利用一种多数载流子器件，不存在PN结二极管势垒少子注入和储存的瞬态恢复特性，这使得在相同的应用情况下，两者的恢复特性存在明显的差别，恢复时间大约为1:50，由于SBD的恢复时间要短的多，因此其开关速度比PN结二极管要快一倍，二极管的恢复时间越短，它的平均功率损耗就越小。

常规肖特基二极管对ESD并不敏感，其使用中的主要失效模式常为正向过流烧毁或反向过压击穿；但高耐压肖特基整流管由于其结构的特殊性，抗静电能力较常规肖特基二极管弱，在使用中仍要高度注意防静电问题，本文从实际失效案例说明肖特基功率整流管受静电损伤的机理，对高耐压肖特基整流管静电敏感度低的原因进行研究，并提出在生产、使用以及失效分析阶段的注意事项。

1.肖特基二极管的制作过程
肖特基接触的制造通常是将合适的金属蒸发在N+-N外延结构的表面上来完成的。对于高耐压肖特基二极管，通常采用边缘终端技术(扩散P+保护环)来改善其边缘电场的集成从而提高其反向击穿电压。目前主流的肖特基二极管(几十V至200V以上)工艺流程见图6。图6a~图6e的工艺流程分别为在N+/N衬底上热氧化生长SiO2作P+扩散的掩蔽层；先后进行光刻、刻蚀、B注入、推结,形成器件结终端；刻蚀SiO2形成肖特基势垒区(即有源区)；溅射/蒸发Mo金属，继续退火处理，形成MoSi2金属势垒；蒸发铝，形成电极。

2.失效机理分析
从能谱分析可以看出,异常点处除了存在上述的Al、Mo、Si外，还有O。O有2个可能的来源，一是封装内部的O2，二是器件制作过程SiO2残留。器件封装内部含有少量O2，烧毁点在过热过程中发生局部氧化，在异常点处可分析出O，而内部气氛分析表明器件密封腔里不含有O2，因此可排除这种来源；结合肖特基器件工艺流程，判断O来源于氧化层刻蚀过程(图6c)中残留的少量或极少量SiO2。

由于高耐压肖特基整流管通常利用扩散P+保护环的方法改善其反向耐压,需要在N+/N衬底上热氧化生长SiO2作P+扩散的掩蔽层，而在刻蚀SiO2形成肖特基势垒区时，往往会由于各种原因(例如Si表面的微缺陷、刻蚀不干净等)残留少量或极少量的SiO2，从而在肖特基二极管中引入对ESD敏感的MOS电容结构，造成器件的抗静电能力大幅下降，若使用中静电防护措施不当，很容易对器件造成静电损伤。

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