Passivation of the p-n junction edge in high-power semiconductor silicon devices

• Main Author: Šalucha, Darius
• Other Authors: Ašmontas, Steponas
• Format: Doctoral Thesis
• Language: English
• Published: Lithuanian Academic Libraries Network (LABT) 2009
• Subjects: Materials Engineering; Isolation groove; Glass passivation; Silicon high voltage devices; Izoliacinis griovelis; Stiklo pasyvacija; Galios diodai ir tiristoriai
• Online Access: http://vddb.library.lt/fedora/get/LT-eLABa-0001:E.02~2009~D_20090707_154834-90672/DS.005.1.02.ETD

Thin dielectric passivation layer is one of the basic construction elements in semiconductor device technology. There are few materials, from which the layers may be manufactured. They are oxides mainly, with Si02 as the most popular of them, although, the phosphor- and boron-silicon glasses are used as passivation layers, too. In choosing a passivant of power thyristors and diodes, there are two important considerations in addition to the usual requirement for providing uniform high breakdown voltage via substrate. One consideration is the thermal stability of the passivant to subsequent high-temperature processes. The other consideration is the bias-temperature stability of the passivation layers affecting the operation life expectancy of a device. In the technology of thyristors and diodes on silicon substrates the bias-breakdown voltage is not uniform over substrate due to non-homogeneity of passivated surface of the p-n junction. In this work, passivation of moat surface by means of electrochemical etching, formation of hydrogen-rich porous silicon layers and glass in-melting steps has been investigated. Passivation quality was controlled by the measurements of surface recombination characteristics after each technological step using a non-invasive technique, which employed microwave probed photoconductivity transients (MW-PCT). It has been shown that electrochemical etching - glass melting steps involved in passivation technological procedures resulted in a decrease of... [to full text] === Puslaidininkinių prietaisų pramušimo įtampos valdymas formuojant griovelį periferiniame perimetre yra viena iš labiausiai paplitusių technologinių operacijų, gaminant galios diodus bei tiristorius Si pagrindu. Aukštavolčių didelės galios puslaidininkinių prietaisų, kurie dirba kelių tūkstančių amperų diapazone, o uždarymo įtampa iki kelių tūkstančių voltų, didelė problema elektrinio lauko pasiskirstymas ties kristalo briauna, kur p-n sandūra išeina į paviršių ir kur vyksta griūtinis krūvininkų skaičiaus didėjimas. Darbo stabilumui užtikrinti būtina pasyvuoti paviršių kristalo periferijoje, ant profiliuoto krašto. Šiame darbe išanalizuota galingų puslaidininkinių struktūrų konstrukcija, pagrindinės charakteristikos, parametrų tarpusavio ryšis, taip pat technologinis procesas ir jo ypatumai. Išanalizuotos technologinio gamybos maršruto silpniausios pozicijos. Nustatyta izoliacinių griovelių ėsdinimo charakteristikų priklausomybė nuo ėsdiklio sudėties, nuo ėsdinimo įrenginio struktūros ir nuo ėsdiklio temperatūros kitimo. Sukurta stiklo pasyvacijos difuzinės krosnies monitoringo sistema, kuri skirta aukštų temperaturų ir dujų srautų matavimui proceso metu. Rekombinacijų charakteristikų kitimo pagalba, matuojant be kontakte MW-PCT technika, įvertinama izoliacinių griovelių pasyvacijos kokybė. Technologiniame gamybos maršrute, po izoliacinio griovelio ėsdinimo operacijos, prieš stiklo pasyvaciją sudarinėjamas porėtojo silicio sluoksnis, taip pat siūloma įvesti homogeniškumo... [toliau žr. visą tekstą]