Příprava, modifikace a charakterizace materiálů energetickým zářením

Příprava, modifikace a charakterizace materiálů energetickým zářením

ČVUT Praha, fakulta elektrotechnická, Praha 6 Úvod

Řešitelé

Řešená problematika

Czech Technical University in Prague Department of Microelectronics

Výsledky 2008

Plán 2009

Řešitelský tým

FEL - ČVUT v Praze, katedra mikroelektroniky Jan Vobecký –

garant, člen Rady centra

Pavel Hazdra -

člen Rady centra

Volodymyr Komarnitskyy – vědecký pracovník Václav Prajzler Úvod

Řešitelé

vědecký pracovník Řešená problematika


Výsledky 2008

Plán 2009

Řešená problematika v centru V007: Lokální řízení doby života křemíkových polovodičových diod radiačními metodami (aplikovaný výzkum)

Cíl: zavedení moderních metod řízení doby života v Si (ozařování H+) v Polovodiče a. s. Praha a prezentace praktického využití urychlovače. Realizováno v roce 2007 a úspěšně ukončeno. Dále již nepokračuje.

Úvod

Řešitelé



Výsledky 2008

Plán 2009

Řešená problematika v centru V008: Studium nízkoteplotní difúze paladia v křemíku stimulované radiačními poruchami (základní výzkum)

Cíl: ověření, zda difúze implantovaného Pd vede v Si diodách k lokalizaci Pd v místě radiačního poškození (He2+) při teplotách 450 - 700oC. Porovnání naprašovaného a implantovaného Pd. Realizace: ověřeno na diodách z Polovodiče a. s. 1. 2. 3. 4. 5.

Implantace Pd3+(9.5MeV, 2007: 1x1013, 2008: 1x1014cm-2) FZR Žíhání 600 – 800oC Implantace He2+(10, 12 MeV, ≈1x1012cm-2) FZR Žíhání 450 – 800oC Testování Úvod

Řešitelé



Výsledky 2008

Plán 2009

V008 – výsledky v roce 2008 Studium nízkoteplotní difúze paladia v křemíku stimulované radiačními poruchami

P+P P-

N-

N+

Polovodiče a. s. Ubr=2.5kV IFAV=150A A = 2 cm2

18

10

new layer

Carrier Concentration (cm

-3

)

19

10

17

10

16

10

15

10

Std diode RED diode

14

10

13

10

0

50

100 150 200 250 300 Position (µm)

350

Difúze Pd z naprášené vrstvy s tl. 2 – 50 nm (He2+: 12MeV).

Výsledky: Vyšší Vbr a SOA než u H+ a He2+, vysoká reprodukovatelnost ⇒ možnost praktického zavedení výkonové diody – RED. ISPS'08 9th INTERNATIONAL SEMINAR ON POWER SEMICONDUCTORS

Úvod

Řešitelé



Výsledky 2008

Plán 2009


91 mm

51 mm

16 mm

Difúze Pd z naprášené vrstvy (H+3.6MeV, He2+14MeV) na 4“. Výsledky: Prokázána vysoká homogenita procesu RED na substrátu 4“ ⇒ RED proces vhodný pro průmyslové využití. Úvod

Řešitelé



Výsledky 2008

Plán 2009


Polovodiče a. s. Ubr=2.5kV IFAV=150A A = 2 cm2

Difúze Pd z implantované vrstvy Pd3+(9.5MeV, 1x1014cm-2).

Výsledky: • Lokalizace Pd v místě radiačního poškození He2+ 12MeV, 1x1012cm-2 • Kompenzace N-báze prokázána s dávkami Pd nad 1x1014cm-2. • Modifikace parametrů radiačním poškozením Pd 9.5MeV 1.1014cm-2 ISPS'08 9th INTERNATIONAL SEMINAR ON POWER SEMICONDUCTORS

Úvod

Řešitelé



Výsledky 2008

Plán 2009

Řešená problematika v centru V009: Studium radiačních poruch v polovodičích (základní výzkum)

Cíl: Získání nových poznatků o vlastnostech, teplotní stabilitě a vzájemné interakci s intrinsickými a extrinsickými poruchami. V009: Studium radiačních poruch v polovodičích (aplikovaný výzkum)

Cíl: Implementace získaných poznatků o technologii radiačních poruch v moderních výkonových součástkách (diody, IGBT). Úvod

Řešitelé



Výsledky 2008

Plán 2009

V009: Studium radiačních poruch v polovodičích (základní výzkum) Testovací struktury: diody vyrobené na různých typech Si substrátu

<111> FZ a CZ Si ON-Semiconductor

<100> FZ Si ABB

A. Studium vlivu radiačních a intrinzických poruch na vznik mělkých donorů v křemíku po implantaci vodíku a následném žíhání ÚJF Implantace H+ (0.7 a 1.3 MeV 1010-1015cm-2) a O5+(12 MeV 1010-1014cm-2) FEL Poimplantační žíhání (do 600oC) a charakterizace

B. Vliv implantace helia na generaci termodonorů v křemíku ÚJF Implantace He2+ (2.4 a 7 MeV 1010-3x1011cm-2) FEL Izotermální žíhání při teplotách 370 až 410oC a charakterizace

C. Interakce implantovaného vodíku do křemíku s kontaminanty (Pt) ÚJF Implantace H+ (1.8 MeV 1010-1011cm-2) FEL Příprava Pt dotovaných vzorků, žíhání do 400oC a charakterizace MU Hydrogenace referenčních vzorků rf plazmatem Úvod

Řešitelé



Výsledky 2008

Plán 2009

protons

+

H 700 keV 14

16

-2

1x10 cm

14

3

FZ OL as implanted o

CZ annealed at 475 C

10

o

2

12

FZ OL annealed at 475 C

8 6

donors

1

4 2

0 5

6

7

8

9

10 11 Depth (µm)

12

0 13

-2

18 1

Sheet Concentration of Excess Donors (cm )

Si materiál s různým obsahem Oi

4

Proton Concentration (1017 cm-3)

ON-Semiconductor <111> CZ a FZ Si

Excess Donor Concentration (1015 cm-3)

V009 – Výsledky v roce 2008

(základní výzkum

A)

12

10

oxygen-lean FZ 700 keV oxygen-rich FZ 1.8 MeV CZ 700 keV 11

10

CZ

FZ-Si oxygen rich

FZ-Si oxygen lean

10

10

as implanted o annealed at 475 C

1

10

10

11

10

+

H

9

10

12

10

13

10

14

10

-2

Proton Fluence (cm )

Implantace H+ pro nízkoteplotní tvorbu vrstev mělkých donorů

Výsledky: • •

charakterizace vlivu substrátu, dávky a teploty žíhání nalezení vhodných podmínek zanášení pro tvorbu hlubokých n-vrstev

Úvod

Řešitelé



Výsledky 2008

Plán 2009

7 MeV He 1x10 cm

o

Ta= 380 C

10

20

8

Time (min)

15 65 10

85

55 45

5

200

6

35

4

35

2

0

0 30

35

40

45

50

-3 13

-3

-3

11

19

12 2+

TD Concentration (10 cm )

FZ Si:O implantace He+ žíhání na vzduchu

25

Primary Vacancies (10 cm )

13

-3

TD Concentration (10 cm )


(základní výzkum

B)

difúze vodíku

50

40

stimulace reakce VO+Oi→VO2

30

20

t2

t1

10

t4

t3

t5

0 0

Depth (µm)

5

10

15

20

25

30

Depth (µ m)

35

40

45

50

limitace koncentrací Oi

Vliv implantace He+ na anomální tvorbu mělkých donorů v Si

Výsledky: • •

identifikace mechanismu zvýšené tvorby termodonorů odhalení vlivu vodíku, role radiačních poruch a atmosféry při žíhání

Úvod

Řešitelé



Výsledky 2008

Plán 2009

13

-3

Concentration (10 cm )


FZ Si lokálně dotovaný Pt

(základní výzkum

rychlé vyžíhání párů VO

2.0

C)

400

PH2

350 300

Hydrogen Donors

1.5

250

H6

200 150

lokálně vytvořené 1.0 komplexy Pt-H

100 n.a. (-/0)

PtS

0.5

(P1) PH3

H4 PH1

PtH (PH3)

H1

0.0 25

30

35

40

45

50

Depth (µm)

70

H5

P1

120

170

220

270

320

Temperature (K)

Hydrogenace platiny v křemíku implantací H+

Výsledky: • •

přímá, lokální hydrogenace platiny – nová Pt-H centra, vyšší stabilita kontaminace platinou snižuje teplotní stabilitu radiačních poruch

Úvod

Řešitelé



Výsledky 2008

Plán 2009


(aplikovaný výzkum)

Metoda: FZ Si 6“: testovací struktury IGBT Ubr=1.2kV Broušení na 100µ µm, implantace, žíhání < 500oC, … G C IGBT 1200V

Úvod

Řešitelé



Výsledky 2008

Plán 2009


(aplikovaný výzkum)

Metoda: Ztenčení IGBT na 100µ µm přináší rekordně nízké ztráty v sepnutém stavu (VCESAT)

100µ µm

Úvod

Řešitelé



Výsledky 2008

Plán 2009

Pokračování v roce 2009 V007: Lokální řízení doby života křemíkových polovodičových diod radiačními metodami: Cíl splněn. Nepokračuje. V008: Studium nízkoteplotní difúze paladia v křemíku stimulované radiačními poruchami: Cíl splněn. Zajímavá problematika → pokračuje.

V009: Studium radiačních poruch v polovodičích: Cíl splněn. Zajímavá problematika → pokračuje.

Úvod

Řešitelé



Výsledky 2008

Plán 2009

Děkuji za pozornost... Úvod

Řešitelé



Výsledky 2008

Plán 2009

Příprava, modifikace a charakterizace materiálů energetickým zářením

Recommend Documents