Příprava, modifikace a charakterizace materiálů energetickým zářením ČVUT Praha, fakulta elektrotechnická, Praha 6
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 - vědecký pracovník
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.
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 (He 2+ ) při teplotách 450-700 o C. Porovnání naprašovaného a implantovaného Pd. Realizace: ověřeno na diodách z Polovodiče a. s. 1. Implantace Pd 3+ (9.5MeV, 2007: 1x10 13, 2008: 1x10 14 cm -2 ) FZR 2. Žíhání 600 800 o C 3. Implantace He 2+ (10, 12 MeV, 1x10 12 cm -2 ) FZR 4. Žíhání 450 800 o C 5. Testování
V008 výsledky v roce 2008 Studium nízkoteplotní difúze paladia v křemíku stimulované radiačními poruchami Carrier Concentration (cm -3 ) 10 19 10 18 10 17 10 16 10 15 10 14 10 13 P + P P - N - N + new layer Std diode RED diode 0 50 100 150 200 250 300 350 Position (µm) Difúze Pd z naprášené vrstvy s tl. 2 50 nm (He 2+ : 12MeV). Výsledky: Vyšší V br a SOA než u H + a He 2+, vysoká reprodukovatelnost možnost praktického zavedení výkonové diody RED. Polovodiče a. s. U br =2.5kV I FAV =150A A = 2 cm 2 ISPS'08 9th INTERNATIONAL SEMINAR ON POWER SEMICONDUCTORS
V008 výsledky v roce 2008 Studium nízkoteplotní difúze paladia v křemíku stimulované radiačními poruchami 91 mm 51 mm 16 mm Difúze Pd z naprášené vrstvy (H + 3.6MeV, He 2+ 14MeV) na 4. Výsledky: Prokázána vysoká homogenita procesu RED na substrátu 4 RED proces vhodný pro průmyslové využití.
V008 výsledky v roce 2008 Studium nízkoteplotní difúze paladia v křemíku stimulované radiačními poruchami Polovodiče a. s. U br =2.5kV I FAV =150A A = 2 cm 2 Difúze Pd z implantované vrstvy Pd 3+ (9.5MeV, 1x10 14 cm -2 ). Výsledky: Lokalizace Pd v místě radiačního poškození He 2+ 12MeV, 1x10 12 cm -2 Kompenzace N-báze prokázána s dávkami Pd nad 1x10 14 cm -2. Modifikace parametrů radiačním poškozením Pd 9.5MeV 1.10 14 cm -2 ISPS'08 9th INTERNATIONAL SEMINAR ON POWER SEMICONDUCTORS
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).
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 10 10-10 15 cm -2 ) a O 5+ (12 MeV 10 10-10 14 cm -2 ) FEL Poimplantační žíhání (do 600 o C) a charakterizace B. Vliv implantace helia na generaci termodonorů v křemíku ÚJF Implantace He 2+ (2.4 a 7 MeV 10 10-3x10 11 cm -2 ) FEL Izotermální žíhání při teplotách 370 až 410 o C a charakterizace C. Interakce implantovaného vodíku do křemíku s kontaminanty (Pt) ÚJF Implantace H + (1.8 MeV 10 10-10 11 cm -2 ) FEL Příprava Pt dotovaných vzorků, žíhání do 400 o C a charakterizace MU Hydrogenace referenčních vzorků rf plazmatem
V009 Výsledky v roce 2008 (základní výzkum A) ON-Semiconductor <111> CZ a FZ Si Si materiál s různým obsahem O i Excess Donor Concentration (10 15 cm -3 ) 4 3 2 1 1 H + 700 kev protons 1x10 14 cm -2 FZ OL as implanted CZ annealed at 475 o C FZ OL annealed at 475 o C donors 2 0 0 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Depth (µm) 18 16 14 12 10 8 6 4 Proton Concentration (10 17 cm -3 ) Sheet Concentration of Excess Donors (cm -2 ) 10 12 10 11 10 10 10 9 FZ-Si oxygen rich oxygen-lean FZ 700 kev oxygen-rich FZ 1.8 MeV CZ 700 kev CZ as implanted annealed at 475 o C FZ-Si oxygen lean 10 10 10 11 10 12 10 13 10 14 Proton Fluence (cm -2 ) 1 H + 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
V009 Výsledky v roce 2008 (základní výzkum B) FZ Si:O implantace He + žíhání na vzduchu TD Concentration (10 13 cm -3 ) 25 7 MeV He 2+ 1x10 11 cm -3 T a = 380 o C 20 Time (min) 15 65 85 200 10 55 35 45 5 35 0 0 30 35 40 45 50 Depth (µm) 12 10 8 6 4 2 Primary Vacancies (10 19 cm -3 ) TD Concentration (10 13 cm -3 ) 50 40 30 20 10 difúze vodíku stimulace reakce VO+O i VO 2 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Depth (µm) limitace koncentrací O i 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
V009 Výsledky v roce 2008 (základní výzkum C) FZ Si lokálně dotovaný Pt Concentration (10 13 cm -3 ) 2.0 1.5 lokálně vytvořené 1.0 komplexy Pt-H 0.5 Hydrogen Donors Pt S (-/0) (P1) PtH (PH3) 0.0 25 30 35 40 45 50 Depth (µm) rychlé vyžíhání párů VO PH1 H1 PH2 P1 H4 H5 H6 70 120 170 220 270 320 Temperature (K) PH3 400 350 300 250 200 150 100 n.a. Hydrogenace platiny v křemíku implantací H + Výsledky: přímá, lokální hydrogenace platiny nová Pt-H centra, vyšší stabilita kontaminace platinou snižuje teplotní stabilitu radiačních poruch
V009 Výsledky v roce 2008 (aplikovaný výzkum) Metoda: FZ Si 6 : testovací struktury IGBT U br =1.2kV Broušení na 100µm, implantace, žíhání < 500 o C, G C IGBT 1200V
V009 Výsledky v roce 2008 (aplikovaný výzkum) Metoda: Ztenčení IGBT na 100µm přináší rekordně nízké ztráty v sepnutém stavu (V CESAT ) 100µm
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.
Děkuji za pozornost...