Estudo do comportamento elétrico de dispositivos de potência a partir da otimização dos parâmetros de processo de deposição do filme SIPOS obtido por LPCVD

• Main Author: Alves, Marcelo Faustino
• Other Authors: Morimoto, Nilton Itiro
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2003
• Subjects: Diodos de potência; Filmes finos; Passivação superficial; Power devices; Power diodes; Semi condutores; Silício; Surface passivated; Voltage breakdown
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-23052003-084613/

Neste trabalho estudamos o processo de deposição do filme de silício policristalino dopado com oxigênio (SIPOS) depositado por LPCVD, a partir da mistura entre a silana (SiH4) e o óxido nitroso (N2O); para a sua aplicação como camada de passivação superficial em dispositivos de potência. As características físicas e elétricas do filme SIPOS foram analisadas em função dos seguintes parâmetros de deposição: pressão, razão gasosa entre (N2O/SiH4), espaçamento entre as lâminas de processo, tempo para a formação de uma camada de pré-oxidação entre SIPOS-Si e tempo de processo. Observamos que o espaçamento entre as lâminas de processo é um importante parâmetro de processo, pois este influi diretamente na uniformidade em espessura e na concentração de oxigênio presente nos filmes depositados. A caracterização elétrica dos filmes SIPOS foi realizada através de capacitores MSS. Verificamos a validade do modelo sobre o comportamento da condutividade elétrica em função da proporção gasosa (N2O/SiH4) proposto por Ni e Arnold. Uma vez determinado as melhores condições de processo, os filmes SIPOS foram depositados sobre diodos de potência pré processados fornecidos pela AEGIS Semicondutores Ltda. Estes diodos foram então caracterizados quanto a sua tensão de ruptura reversa e a sua corrente de fuga reversa. Os histogramas dos dados experimentais mostraram que diminuindo-se o tempo para a formação de uma camada de pré-oxidação entre a interface SIPOS-Si, temos uma diminuição da corrente reversa que flui pelo filme SIPOS. Os diodos de potência fornecidos pela Aegis Semicondutores Ltda foram projetados para suportarem uma tensão de ruptura reversa de 650 V. Os diodos passivados com SIPOS suportaram tensões de ruptura de até 1.200 V. === In this work, the SIPOS (Semi-Insulating Polycrystalline Silicon) LPCVD deposition process was studied to be applied as passivation layer in power devices. It was used a mixture of silane and nitrous oxide to promote the deposition process. The physical and electrical characteristics were analyzed in function of the follow process parameters: total pressure, gas ratio (N2O/SiH4), distance between samples in the LPCVD wafer holder; pre oxidation time and total process time. It was observed that the distance between samples in the LPCVD wafer holder is direct related to the thickness uniformity and in the oxygen concentration present in the SIPOS thin films. MSS capacitors were fabricated to perform the electrical characterization of the deposited SIPOS films. The validity of the model proposed by Ni and Arnold, to the behavior of the electrical conductivity in function of gas ratio (N2O/SiH4), was confirmed. The SIPOS thin film was deposited over pre processed diodes samples, supplied by AEGIS Semicondutores Ltda, in the best process conditions obtained in the previous experiments. The behavior of the leakage current and the breakdown voltage were analyzed. The histograms of the breakdown voltage data showed that decreasing the pre oxidation time of the SIPOS-Si interface, the leakage current through the SIPOS films decreases. The power diodes supplied by Aegis Semicondutores Ltda was designed to support a breakdown voltage of 650 V. The power diodes passivated with SIPOS films supported a breakdown voltage up to 1200 V.