SiC基SBD器件实验用光刻版

1、1.     目的SiC基1700V电压等级SBD器件开发研究。2.     适用范围本SiC SBD器件用光刻版为电力电子事业部SiC项目组1700V SBD器件设计研发实验版图。适用于1700V SBD器件开发研究。适用于SUSS MA6型光刻机。3.     版图设计3.1     版图整体布局说明及光刻版的总体介绍1700V SBD器件版图使用L-edit绘图工具绘制。共由七层版图组成，包

2、括：标记层（mark）、离子注入层（pbase）、终端刻蚀层（mesa）、肖特基金属层（schottky）、钝化介质层（passivation），、金属加厚层（metal），和PI保护层（PI）。在5inch光刻版中共排布11×10个单胞。单胞中包含2个25安培电流等级SBD器件主芯片，4个5安培电流等级SBD器件副芯片，5个有源区测试结构和17个结终端测试结构，以及标记、测试与工艺监控图形等。光刻版掩膜名称为17SBD-13A。17SBD表示1700V等级的SBD器件，13A表示2013年第一版。光刻版基板材料石英，材料规格5009，光刻机型SUSS MA6，掩膜方向，无保护膜。数

3、据比例1:1，掩膜类别1:1，阵列步距X:9200，Y:10150，阵列数X:11，Y:10。套版顺序11213121451（版图各层GDS码）。3.1     单胞布局单胞尺寸：9200×10150m2。单胞顶部的2个器件是1700V、25安培SBD器件主芯片，中部的4个器件是1700V、5安培SBD器件副芯片，5个有源区测试结构和17个结终端测试结构在单胞的下部，单胞的右下角为标记、测试与工艺监控图形等。图1为单胞布局图，图中尺寸单位为mm。单胞外围的划片道线宽0.1mm，内部划片道线宽0.2 mm。图1 单胞布局图3.

4、2     25安培SBD器件主芯片设计2个25安培SBD器件主芯片，芯片总面积4.4mm×4.4mm，有源区面积3.95mm×3.95mm，终端区总宽度225m。芯片有源区与终端区设计结构如图2，25安培SBD器件设计图（一）所示。芯片各层版图尺寸如图3，25安培SBD器件设计图（二）所示。图2  25安培SBD器件设计图（一） 图3  25安培SBD器件设计图（二）3.3     5安培SBD器件副芯片设计4个5安培SBD器件副芯片

5、，芯片总面积2.1mm×2.1mm，有源区面积1.65mm×1.65mm，终端区总宽度225m。芯片有源区与终端区设计结构如图4， 5安培SBD器件设计图（一）所示。芯片各层版图尺寸如图5，5安培SBD器件设计图（二）所示。图4  5安培SBD器件设计图（一） 图5  5安培SBD器件设计图（二）3.4     有源区与终端测试结构设计5个有源区测试结构和17个结终端测试结构，芯片总面积0.95mm×0.95mm，有源区面积0.5mm×0.5mm，终端区总宽度225

6、m。芯片有源区与终端区设计结构如图6，有源区与终端测试结构设计所示。图6 有源区与终端测试结构设计3.5     测试与监控图形3.6.1 金半接触测试结构图7是金属-半导体接触测试结构。此测试结构用来测试碳化硅外延片P型区与金属是否形成欧姆接触，碳化硅外延片N型区与金属是否形成肖特基接触。欧姆接触测试结构尺寸0.95mm×0.540mm。肖特基测试结构尺寸直径0.1mm.图7 金半接触测试结构：左（欧姆接触测试结构），右（肖特基测试结构）3.6.2 离子注入测试结构图8是离子注入测试结构。尺寸

7、面积1.87mm×0.46mm。此测试结构用来监控C保护膜保护效果和终端刻蚀。每个离子注入区长度460m，宽度15m，间隔20m。图8 离子注入测试结构3.6.3 工艺监控图形图9是本光刻版的工艺监控图形，用来监控光刻工艺。图中尺寸单位：m。 图9 监控图形：左（PI保护光刻版监控图形），右（PI保护光刻版以外的监控图形）3.6     对准标记此光刻版共设计了两组对准标记，行成互补形式，如图10所示。阿拉伯数字17表示光刻版的套版次序。数字1代表标记版，是版图的基准掩膜版。第一套对准标记（上部）每层版相

8、对于基准掩膜版内缩3m。第二套对准标记（下部）每层版相对于基准掩膜版外扩3m。图10 对准标记4.     光刻版信息及单原胞版图4.1     光刻版编码标准表1是SiC器件编码标准，此标准是根据电力电子事业部光刻版型号编码方法结合SiC器件自身特点修订而成。表1  SiC器件编码标准一二三四五六七八光刻板代号（字面）光刻板边长（数字）器件类型（字母）芯片直径（字母/数字）图形特征（字母）工艺序号（数字）设计序号（两位数字）版本号M（光刻版）5（inch）S(SBD)P(P

9、IN)M(MOS)C（96mm/91mm）D(118mm)E(142mm)A(600V)B(1200V)C(1700V)D(3300V)E(4500V)1(光刻版套用序号)01（第一次设计光刻板）A(初次制版，即版本号)4.2     1700V SBD器件光刻版制版信息。表2  1700V碳化硅SBD器件制版信息表主芯片测试图形套准精度层号版图打印版号数据区黑白设计CD涨缩(/边)黑/白目标尺寸公差大小密度11标记层（mark）M5DCC101AC5C2±0.10.80±0.121离子注入层（pbase

10、）M5DCC201AC2C2±0.10.80±0.131终端刻蚀层（mesa）M5DCC301AC5C2±0.10.80±0.12肖特基金属层（schottky）M5DCC401AD5D2±0.10.80±0.11钝化介质层（passivation）M5DCC501AD5D2±0.10.80±0.14金属加厚层（metal）M5DCC601AD5D2±0.10.80±0.151PI保护层（PI）M5DCC701AD5D4±0.10.80±0.1表2是1700V碳化硅SBD器件

11、制版信息。表中设计CD是指客户设计数据中需要测量的最小宽度（线条或间隔）。数据区黑白是指该层掩模GDS数据填充区透光（白，Clear）/不透光（黑，Dark）。测试图形公差：对于目标尺寸所能容忍的最大误差（±）；目标尺寸：CD测试条设计数据按客户要求涨缩后的宽度；大小：该层掩模所允许的最大缺陷尺寸；密度：该层掩模所允许的最大缺陷密度，单位（个/inch2）；套准精度：该层掩模与上一个工艺层套刻所允许的最大偏差。4.3     单原胞版图图11至图18是1700V碳化硅SBD器件、5个有源区测试结构、17个结终端测试结构，以及标记、测试与工艺监控图形各层版图。图11 单个原胞整体版图Cell0图12 标记版（mark），打印版号M5DSCR101A图13 离子注入版（pbase），打印版号M5DSCR201