RU208280U1 - Semiconductor protective coating - Google Patents

Semiconductor protective coating Download PDF

Info

Publication number
RU208280U1
RU208280U1 RU2020115483U RU2020115483U RU208280U1 RU 208280 U1 RU208280 U1 RU 208280U1 RU 2020115483 U RU2020115483 U RU 2020115483U RU 2020115483 U RU2020115483 U RU 2020115483U RU 208280 U1 RU208280 U1 RU 208280U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
silicon
microns
layer
amorphous silicon
protective coating
Prior art date
Application number
RU2020115483U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Владимирович Беленко
Алексей Александрович Скиданов
Дмитрий Викторович Поздняков
Юрий Леонидович Фоменко
Original Assignee
Акционерное общество "ВЗПП-Микрон"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "ВЗПП-Микрон" filed Critical Акционерное общество "ВЗПП-Микрон"
Priority to RU2020115483U priority Critical patent/RU208280U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU208280U1 publication Critical patent/RU208280U1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers

Abstract

Полезная модель относится к области электронной техники, в частности к конструкции высоковольтных полупроводниковых приборов на основе кремния. Технический результат: повышение напряжения пробоя приборов, как следствие увеличение процента выхода годных и повышение температурной стабильности. Сущность полезной модели заключается в том, что в высоковольтном полупроводниковом приборе на основе кремния n-типа, содержащем рабочий переход и систему охранных колец. Непосредственно на переходе и охранных кольцах имеется защитное покрытие, состоящее из нескольких последовательно расположенных слоёв: аморфного кремния толщиной 0,34-0,92 мкм и нитрида кремния толщиной 0,10-0,14 мкм, слоя пассивации в виде оксинитрида кремния толщиной 1,3-1,5 мкм, при этом слой аморфного кремния имеет непосредственный контакт с металлизацией, а также имеет в своём составе кислород, содержание которого составляет 17-28 атомных процентов от содержания кремния. 1 ил.The utility model relates to the field of electronic engineering, in particular to the design of high-voltage semiconductor devices based on silicon. EFFECT: increased breakdown voltage of devices, as a result, an increase in the percentage of yield and an increase in temperature stability. The essence of the utility model lies in the fact that in a high-voltage semiconductor device based on n-type silicon, containing a working transition and a system of guard rings. Directly on the transition and guard rings there is a protective coating consisting of several consecutive layers: amorphous silicon 0.34-0.92 microns thick and silicon nitride 0.10-0.14 microns thick, a passivation layer in the form of silicon oxynitride 1 thick, 3-1.5 microns, while the layer of amorphous silicon has direct contact with the metallization, and also contains oxygen, the content of which is 17-28 atomic percent of the silicon content. 1 ill.

Description

Область техникиTechnology area

Полезная модель относится к области мощных высоковольтных полупроводниковых приборов, а именно к конструкции полупроводниковых приборов на основе кремния, и может быть использована для создания элементной базы.The utility model relates to the field of high-power high-voltage semiconductor devices, namely to the construction of silicon-based semiconductor devices, and can be used to create an element base.

Уровень техникиState of the art

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [патент РФ 2506660, H01L 21/31] с повышенным пробивным напряжением путем формирования прибора методами химического осаждения из газовой фазы с формированием пассивирующего покрытия последовательным нанесением пяти слоев. При этом последний слой полуизолирующего аморфного кремния наносят при атмосферном давлении и температуре 650°С, при этом в качестве носителя используют азот.A known method of manufacturing a semiconductor device [RF patent 2506660, H01L 21/31] with increased breakdown voltage by forming the device by chemical vapor deposition methods with the formation of a passivating coating by successive application of five layers. In this case, the last layer of semi-insulating amorphous silicon is applied at atmospheric pressure and a temperature of 650 ° C, while nitrogen is used as a carrier.

Недостатками этого способа являются:The disadvantages of this method are:

низкая устойчивость пассивирующего покрытия к воздействию влаги и примесям, что может привести к утечкам и дрейфу пробивного напряжения, вследствие того, что слой аморфного кремния наносится последним (внешним) и ничем не защищается;low resistance of the passivating coating to moisture and impurities, which can lead to leaks and breakdown voltage drift, due to the fact that the amorphous silicon layer is applied last (external) and is not protected by anything;

низкая воспроизводимость толщины слоя, так как слой аморфного кремния наносят при атмосферном давлении, вследствие чего, скорость роста слоя высока и сложно контролировать точное время процесса;low reproducibility of the layer thickness, since the amorphous silicon layer is applied at atmospheric pressure, as a result of which the layer growth rate is high and it is difficult to control the exact time of the process;

низкий эффект повышения напряжения пробоя вследствие того, что между поверхностью кремния и слоем аморфного кремния имеется несколько промежуточных слоев, то есть сначала наносится слой термического диоксида кремния толщиной 0,54 мкм, а затем несколько слоев, наносимые методом химического парофазного осаждения: диоксид кремния, фосфорно-силикатное стекло (0,4 мкм), снова диоксид кремния 0,16 мкм.low effect of increasing the breakdown voltage due to the fact that there are several intermediate layers between the silicon surface and the amorphous silicon layer, that is, first, a layer of thermal silicon dioxide with a thickness of 0.54 μm is applied, and then several layers applied by chemical vapor deposition: silicon dioxide, phosphoric -silicate glass (0.4 microns), again silicon dioxide 0.16 microns.

Раскрытие сущности полезной моделиDisclosure of the essence of the utility model

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение напряжения пробоя приборов и, как следствие, увеличение процента выхода годных и повышение температурной стабильности.The technical result of the proposed utility model is to increase the breakdown voltage of the devices and, as a consequence, to increase the percentage of yield and increase the temperature stability.

Указанный технический результат достигается тем, что в полупроводниковом приборе на основе кремния n-типа, содержащем рабочий переход и систему охранных колец, на рабочем переходе и охранных кольцах имеется защитное покрытие, которое состоит из нескольких последовательно расположенных слоев: аморфного кремния толщиной 0,34-0,92 мкм, нитрида кремния толщиной 0,10-0,14 мкм и слоя пассивации в виде оксинитрида кремния толщиной 1,3-1,5 мкм, при этом слой аморфного кремния имеет непосредственный контакт с металлизацией, а также имеет в своем составе кислород, содержание которого составляет 17-28 атомных % от содержания кремния.The specified technical result is achieved by the fact that in a semiconductor device based on n-type silicon, containing a working junction and a system of guard rings, on the working junction and guard rings there is a protective coating, which consists of several sequentially located layers: amorphous silicon with a thickness of 0.34 - 0.92 microns, silicon nitride with a thickness of 0.10-0.14 microns and a passivation layer in the form of silicon oxynitride with a thickness of 1.3-1.5 microns, while the amorphous silicon layer has direct contact with metallization, and also contains oxygen, the content of which is 17-28 atomic% of the silicon content.

Слой аморфного кремния не имеет встроенного положительного заряда, а также подвижных заряженных ионов, негативно влияющих на напряжение пробоя приборов. Поверх данного слоя находится слой нитрида кремния, а также слой пассивации в виде оксинитрида кремния толщиной 1,3-1,5 мкм, которые являются барьером для проникновения ионных загрязнений в нижележащий слой аморфного кремния, а также защищает от влаги и других примесей. Вместе с тем, пленка аморфного кремния оказывает экранирующее действие для электрического поля, создаваемого ионными загрязнениями на поверхности кристалла в процессе сборки в корпус.The amorphous silicon layer does not have a built-in positive charge, as well as mobile charged ions that negatively affect the breakdown voltage of devices. On top of this layer there is a layer of silicon nitride, as well as a layer of passivation in the form of silicon oxynitride with a thickness of 1.3-1.5 microns, which are a barrier to the penetration of ionic contaminants into the underlying layer of amorphous silicon, and also protect from moisture and other impurities. At the same time, the amorphous silicon film has a shielding effect for the electric field created by ionic impurities on the crystal surface during assembly into the package.

Слой аморфного кремния имеет непосредственный контакт с металлизацией полупроводникового прибора и, таким образом, выступает в качестве потенциальной обкладки с целью дополнительного повышения напряжения пробоя. Слой аморфного кремния имеет в своем составе кислород, содержание которого составляет 17-28 атомных %, что с одной стороны, способствует геттерированию каких-либо случайно попавших примесей, а с другой стороны, позволяет избежать заметных токов утечки.The amorphous silicon layer is in direct contact with the metallization of the semiconductor device and thus acts as a potential plate in order to further increase the breakdown voltage. The amorphous silicon layer contains oxygen, the content of which is 17-28 atomic%, which, on the one hand, facilitates the gettering of any accidentally caught impurities, and on the other hand, avoids noticeable leakage currents.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

Сущность предлагаемой полезной модели показана на примере схематической конструкции кремниевого кристалла диода фиг. 1 и сравнительных дифрактограмм фиг. 2.The essence of the proposed utility model is shown by the example of a schematic construction of a silicon diode crystal in FIG. 1 and the comparative diffraction patterns of FIG. 2.

Позициями на фиг. 1 обозначены:The positions in FIG. 1 are marked:

1 - исходный кремний n-типа;1 - original n-type silicon;

2 - охранные кольца;2 - security rings;

3 - рабочий переход;3 - working transition;

4 - слой аморфного кремния;4 - layer of amorphous silicon;

5 - слой нитрида кремния;5 - a layer of silicon nitride;

6 - слой пассивации;6 - passivation layer;

7 - металлизация.7 - metallization.

8 - область р-типа.8 - p-type area.

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

На исходной пластине n-типа кремния формируются диффузионные n- и р-области таким образом, что имеется рабочий переход и система охранных колец, затем на этом переходе и охранных кольцах последовательно располагаются несколько слоев защитного покрытия, а именно: слой аморфного кремния толщиной 0,34-0,92 мкм, нитрид кремния толщиной 0,10-0,14 мкм, получаемые методом химического осаждения из газовой фазы при низком давлении, при этом слой аморфного кремния получается при давлении 15,0-25,0 Па и температуре 600-650°С, и слой пассивации в виде оксинитрида кремния толщиной 1,3-1,5 мкм, или диоксида кремния толщиной 1,1-1,3 мкм, или их комбинации общей толщиной 1,1-2,8 мкм, наносимый методом активированного СВЧ плазмой химического осаждения из газовой фазы. Также формируется металлизация в качестве электродов. Слои защитного покрытия и металлизация располагаются так, чтобы имелся непосредственный контакт слоя аморфного кремния и металлизации.On the original n-type silicon wafer, diffusion n- and p-regions are formed in such a way that there is a working junction and a system of guard rings, then on this junction and guard rings several layers of a protective coating are sequentially located, namely: a layer of amorphous silicon with a thickness of 0, 34-0.92 microns, silicon nitride with a thickness of 0.10-0.14 microns, obtained by chemical vapor deposition at low pressure, while a layer of amorphous silicon is obtained at a pressure of 15.0-25.0 Pa and a temperature of 600- 650 ° C, and a passivation layer in the form of silicon oxynitride with a thickness of 1.3-1.5 microns, or silicon dioxide with a thickness of 1.1-1.3 microns, or their combination with a total thickness of 1.1-2.8 microns, applied by the method activated by microwave plasma chemical vapor deposition. Metallization is also formed as electrodes. The layers of protective coating and metallization are located so that there is direct contact between the amorphous silicon layer and the metallization.

Содержание кислорода в аморфном кремнии составляет при этом 17-28 атомных %. Дифрактограммы полученного аморфного кремния представлены в интервале углов 20 от 40 до 80° с дифрактометра ДРОН-4-07. Для сравнения в качестве эталонной приведена дифрактограмма поликристаллического кремния (poly-Si), которая получена из порошка растиранием в агатовой ступке монокристаллической пластины кремния. Она содержит дифракционные рефлексы от плоскостей с индексами (111), (220), (311), что совпадает со значениями межплоскостных расстояний и относительных интенсивностей с международной базой данных порошковой дифракции. Рентгенодифракционные результаты образцов аморфного кремния показали отсутствие отражения от кристаллографических плоскостей и однородный фон, что говорит о том, что его структура имеет ближний порядок, то есть все образцы являются аморфными (a=Si:O) (см. фиг. 2).The oxygen content in amorphous silicon is 17-28 atomic%. Diffraction patterns of the obtained amorphous silicon are presented in the range of angles 20 from 40 to 80 ° from a DRON-4-07 diffractometer. For comparison, the diffractogram of polycrystalline silicon (poly-Si), which is obtained from the powder by grinding a single-crystal silicon plate in an agate mortar, is shown as a reference. It contains diffraction reflections from planes with indices (111), (220), (311), which coincides with the values of interplanar distances and relative intensities with the international powder diffraction database. X-ray diffraction results of amorphous silicon samples showed no reflection from crystallographic planes and a uniform background, which indicates that its structure has a short-range order, that is, all samples are amorphous (a = Si: O) (see Fig. 2).

По предлагаемой полезной модели были изготовлены и исследованы полупроводниковые приборы на разное напряжение пробоя. Результаты представлены в таблице (фиг. 3).According to the proposed utility model, semiconductor devices for different breakdown voltages were manufactured and investigated. The results are presented in the table (Fig. 3).

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых приборов на пластинах, изготовленных по предлагаемой полезной модели, увеличился на 10,5%.Experimental studies have shown that the yield of suitable semiconductor devices on wafers, manufactured according to the proposed utility model, increased by 10.5%.

Стабильность напряжения пробоя приборов в интервале температур эксплуатации соответствовала требованиям, а также повышалась надежность приборов и стойкость к эксплуатации вплоть до температуры в 175°С.The stability of the breakdown voltage of the devices in the operating temperature range met the requirements, and also increased the reliability of the devices and their resistance to operation up to a temperature of 175 ° C.

Технический результат: повышение напряжения пробоя приборов, увеличение процента выхода годных, повышение температурной стабильности.EFFECT: increased breakdown voltage of devices, increased percentage of yield, increased temperature stability.

Claims (1)

Защитное покрытие полупроводникового прибора на основе кремния n-типа, содержащего рабочий переход и систему охранных колец и имеющего защитное покрытие непосредственно на переходе и охранных кольцах, отличающееся тем, что покрытие состоит из нескольких последовательно расположенных слоев: аморфного кремния толщиной 0,34-0,92 мкм и нитрида кремния толщиной 0,10-0,14 мкм, слоя пассивации в виде оксинитрида кремния толщиной 1,3-1,5 мкм, при этом слой аморфного кремния имеет непосредственный контакт с металлизацией, а также имеет в своем составе кислород, содержание которого составляет 17-28 атомных процентов от содержания кремния.Protective coating of a semiconductor device based on n-type silicon, containing a working junction and a system of guard rings and having a protective coating directly on the junction and guard rings, characterized in that the coating consists of several successive layers: amorphous silicon 0.34-0 thick, 92 microns and silicon nitride with a thickness of 0.10-0.14 microns, a passivation layer in the form of silicon oxynitride with a thickness of 1.3-1.5 microns, while the amorphous silicon layer has direct contact with metallization, and also contains oxygen, the content of which is 17-28 atomic percent of the silicon content.
RU2020115483U 2020-05-07 2020-05-07 Semiconductor protective coating RU208280U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020115483U RU208280U1 (en) 2020-05-07 2020-05-07 Semiconductor protective coating

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020115483U RU208280U1 (en) 2020-05-07 2020-05-07 Semiconductor protective coating

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU208280U1 true RU208280U1 (en) 2021-12-13

Family

ID=79175478

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020115483U RU208280U1 (en) 2020-05-07 2020-05-07 Semiconductor protective coating

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU208280U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU212220U1 (en) * 2022-04-29 2022-07-12 Акционерное общество "ВЗПП-Микрон" Semiconductor protective coating

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007311772A (en) * 2006-05-17 2007-11-29 Sharp Corp Bidirectional schottky diode having metal/semiconductor/metal laminate structure, and its method of forming
RU2506660C2 (en) * 2011-12-09 2014-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова Method of making semiconductor device
RU169376U1 (en) * 2016-10-26 2017-03-16 Закрытое акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" SECURITY COATING OF SEMICONDUCTOR SILICON BASED ON SILICON CARBIDE
US10615283B2 (en) * 2010-09-13 2020-04-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device, power diode, and rectifier

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007311772A (en) * 2006-05-17 2007-11-29 Sharp Corp Bidirectional schottky diode having metal/semiconductor/metal laminate structure, and its method of forming
US10615283B2 (en) * 2010-09-13 2020-04-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device, power diode, and rectifier
RU2506660C2 (en) * 2011-12-09 2014-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова Method of making semiconductor device
RU169376U1 (en) * 2016-10-26 2017-03-16 Закрытое акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" SECURITY COATING OF SEMICONDUCTOR SILICON BASED ON SILICON CARBIDE

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU218775U1 (en) * 2022-04-28 2023-06-09 Акционерное общество "ВЗПП-Микрон" Semiconductor protective coating
RU212220U1 (en) * 2022-04-29 2022-07-12 Акционерное общество "ВЗПП-Микрон" Semiconductor protective coating
RU2814419C1 (en) * 2022-10-26 2024-02-28 Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Предприятие "Инжект" METHOD FOR PASSIVATING GaAs LASERS BY ELECTRON-BEAM EVAPORATION WITH ION ASSISTANCE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4796665B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US8716087B2 (en) Silicon carbide semiconductor device and method for producing the same
JP6803232B2 (en) New laminate
US20190013389A1 (en) Laminated article
KR100732259B1 (en) Protective layer for a semiconductor device
CN102163619A (en) Methods of manufacturing transistors
KR840001605B1 (en) Thin film transistor
JPS59119733A (en) Semiconductor device
US9252284B2 (en) Display substrate and method of manufacturing a display substrate
RU208280U1 (en) Semiconductor protective coating
CN101692468A (en) Method for preparing diamond-film photosensitive transistors
CN111029404A (en) P-GaN/AlGaN/GaN enhancement device based on fin-shaped gate structure and manufacturing method thereof
RU218775U1 (en) Semiconductor protective coating
RU212220U1 (en) Semiconductor protective coating
CN109119427B (en) Manufacturing method of back channel etching type TFT substrate and back channel etching type TFT substrate
CN105870201A (en) TFT device structure and production method thereof
CN113161238B (en) Manufacturing process of gate-electrode sensitive trigger silicon controlled rectifier chip with high temperature characteristic
WO2021134422A1 (en) Method for fabricating thin film transistor
TWI813944B (en) Active device substrate and fabrication method of active device substrate
KR20150126994A (en) Rectifier diode and method of fabricating the same
TWI805369B (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
RU2776345C1 (en) Method for manufacturing surface-barrier detectors based on n-type conductivity silicon
JP3156246B2 (en) Field effect type semiconductor device and manufacturing method
RU2726994C1 (en) Method of producing surface-barrier detectors on silicon of n-type conductivity
CN112018210B (en) Polarization-enhanced narrow-band AlGaNp-i-n type ultraviolet detector and preparation method thereof