RU2674409C1 - Method for manufacturing crystals for power semiconductor devices - Google Patents

Method for manufacturing crystals for power semiconductor devices Download PDF

Info

Publication number
RU2674409C1
RU2674409C1 RU2017137930A RU2017137930A RU2674409C1 RU 2674409 C1 RU2674409 C1 RU 2674409C1 RU 2017137930 A RU2017137930 A RU 2017137930A RU 2017137930 A RU2017137930 A RU 2017137930A RU 2674409 C1 RU2674409 C1 RU 2674409C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
crystals
junction
silicon
ohmic contacts
planar
Prior art date
Application number
RU2017137930A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Станислав Петрович Скорняков
Иван Борисович Красный
Александр Викторович Глухов
Анатолий Евгеньевич Глушков
Original Assignee
Акционерное Общество "Новосибирский Завод Полупроводниковых Приборов С Окб" (Ао "Нзпп С Окб")
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 "Новосибирский Завод Полупроводниковых Приборов С Окб" (Ао "Нзпп С Окб") filed Critical Акционерное Общество "Новосибирский Завод Полупроводниковых Приборов С Окб" (Ао "Нзпп С Окб")
Priority to RU2017137930A priority Critical patent/RU2674409C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2674409C1 publication Critical patent/RU2674409C1/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
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Weting (AREA)

Abstract

FIELD: instrument engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of design and production of power semiconductor devices and, mainly, silicon voltage limiters. In the proposed method, conditions are created for complete isolation, both on the surface and on the side cut of the metallization layers, metals, ohmic contacts of crystals when etching a damaged silicon layer.
EFFECT: technical result of the invention is the creation of a method of manufacturing crystals of power semiconductor devices with a flat pn-junction, precluding the use of precious and toxic metals, as well as the deposition of metal atoms of ohmic contacts on the pn-junction during etching the disturbed silicon layer from the side surface of the crystal formed after the separation of silicon wafers with pn structures into crystals, id est reducing the parasitic leakage current pn-junction.
1 cl, 1 tbl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области конструирования и производства силовых полупроводниковых приборов и, преимущественно, кремниевых ограничителей напряжения.The invention relates to the field of design and manufacture of power semiconductor devices and, mainly, silicon voltage limiters.

На фиг. 1 представлен кристалл полупроводникового диода и краткий маршрут его изготовления по классической планарной технологии, в соответствии с которой на полупроводниковую (кремниевую) пластину 1, легированную примесью одного типа проводимости (п- или р-типа проводимости) наносят диэлектрическую защиту 2 (Фиг. 1а); в защите 2 методом фотолитографии создают круговые окна 3 (Фиг. 1б); в окна 3 проводят диффузию легирующей примеси противоположного типа проводимости (р- или п-типа) и тем самым формируют пленарные р-п-переходы 4 классической конфигурации с закругленной краевой областью 5 (Фиг. 1в); на области кремниевой пластины 1 над р-п-переходами 4 наносят локальные омические контакты 6; сплошной омический контакт 7 наносят также на всю площадь непланарной стороны кремниевой пластины 1 (Фиг. 1г); кремниевую пластину 1 с сформированными в ней р-п-структурами разделяют (скрайбирование лазерное, алмазной иглой, дисковая резка и т.п.) на кристаллы 8; далее кристаллы 8 (Фиг. 1д) передают на сборку.In FIG. 1 shows a crystal of a semiconductor diode and a brief route for its manufacture according to classical planar technology, according to which a dielectric protection 2 is applied to a semiconductor (silicon) wafer 1 doped with an admixture of one type of conductivity (p- or p-type conductivity) (Fig. 1a) ; in protection 2 by the method of photolithography create circular windows 3 (Fig. 1B); windows 3 conduct diffusion of the dopant of the opposite type of conductivity (p- or p-type) and thereby form plenary pn junctions 4 of a classical configuration with a rounded edge region 5 (Fig. 1c); on the area of the silicon wafer 1 above the pn junctions 4, local ohmic contacts 6 are applied; a continuous ohmic contact 7 is also applied to the entire area of the non-planar side of the silicon wafer 1 (Fig. 1d); a silicon wafer 1 with pn structures formed in it is separated (laser scribing, diamond needle, disk cutting, etc.) into crystals 8; Further, crystals 8 (Fig. 1e) are transferred to the assembly.

Недостаток кристаллов 8 с "классическими" планарными р-п-переходами 4 (Фиг. 1д) при использовании их в конструкции силовых полупроводниковых приборов (СППП), рассчитываемых на значительные по величине рабочие токи и напряжения, - повышенная вероятность теплового пробоя по краевой области 5 р-п-перехода 4 по причине повышенной в этой области напряженности электрического поля [1]. То есть - снижение эксплуатационной надежности СППП.The lack of crystals 8 with "classical" planar pn junctions 4 (Fig. 1e) when used in the design of power semiconductor devices (SPPP), designed for significant operating currents and voltages, is an increased probability of thermal breakdown along the edge region 5 pn junction 4 due to increased electric field strength in this region [1]. That is, a decrease in the operational reliability of SPPP.

Также существенный недостаток классических р-п-структур в случае СППП то, что площадь планарного р-п-перехода 4 меньше площади кристалла 8, величина которой определяется габаритами корпуса силового полупроводникового прибора, в который кристалл 8 должен быть помещен. И, как следствие этого, - снижение мощностных электрических характеристик СППП, прямо зависящих от величины площади р-п-перехода.Also, a significant drawback of the classical pn structures in the case of SPPP is that the area of the planar pn junction 4 is smaller than the area of the crystal 8, the value of which is determined by the dimensions of the housing of the power semiconductor device into which the crystal 8 should be placed. And, as a consequence of this, a decrease in the power electrical characteristics of the SPPP, which directly depends on the size of the pn junction area.

Соответственно, в конструкциях силовых полупроводниковых приборов применяются, как правило, кристаллы с плоской конфигурацией рабочей части р-п-перехода, причем желательно сформированного по всей площади кристалла.Accordingly, in the designs of power semiconductor devices, as a rule, crystals with a flat configuration of the working part of the pn junction, preferably formed over the entire area of the crystal, are used.

На фиг. 2 представлен кристалл СППП с плоским рабочим р-п-переходом и краткий маршрут его изготовления, по которому по всей площади пластины 1 наносят диэлектрическую защиту 2 (Фиг. 2а); в защите 2 создают окна 9, через которые диффузией легирующей примеси формируют охранные р-п-переходы 10 (Фиг. 2б); удаляют диэлектрическую защиту 2; наносят по всей площади пластины 1 новую диэлектрическую защиту 2, в которой создают окна 3, через которые диффузией легирующей примеси формируют классические планарные р-п-переходы 4, при этом краевые закругленные области 5 р-п-переходов 4 оказываются "срезанными" охранными р-п-переходами 10 и тем самым формируется плоская центральная рабочая часть р-п-переходов 4 (Фиг. 2в); на области кремниевой пластины 1 в окнах 3 наносят локальные омические контакты 6; на непланарную сторону кремниевой пластины 1 наносят сплошной омический контакт 7 (Фиг. 2г); далее кремниевую пластину 1 с сформированными в ней р-п-структурами (Фиг. 2г) разделяют механическим способом на кристаллы 8 (Фиг. 2д) и передают их на сборку.In FIG. 2 shows an SPPP crystal with a flat working pn junction and a short route of its manufacture, along which dielectric protection 2 is applied over the entire area of the plate 1 (Fig. 2a); in protection 2, windows 9 are created through which protective pn junctions 10 are formed by diffusion of the dopant impurity (Fig. 2b); remove the dielectric protection 2; apply a new dielectric protection 2 over the entire area of the plate 1, in which windows 3 are created through which classical planar pn junctions 4 are formed by diffusion of the dopant, and the rounded edge regions 5 of the pn junctions 4 are then cut off -n-transitions 10 and thereby forming a flat central working part of the rn-junctions 4 (Fig. 2B); local ohmic contacts 6 are applied to the area of the silicon wafer 1 in the windows 3; on the non-planar side of the silicon wafer 1, a continuous ohmic contact 7 is applied (Fig. 2d); Further, the silicon wafer 1 with the pn structures formed in it (Fig. 2d) is mechanically separated into crystals 8 (Fig. 2e) and transferred to the assembly.

Недостаток планарной технологии изготовления кристаллов силовых ППП с применением охранных р-п-переходов 10 (Фиг. 2в) - еще более значительное уменьшение рабочей части р-п-перехода 4 относительно варианта конструкции кристалла 8, изготовленного по классической планарной технологии (см. Фиг. 1д) при заданных предельных габаритах кристаллов 8, определяемых габаритами корпуса силового полупроводникового прибора, в который помещаются эти кристаллы.The disadvantage of planar technology for manufacturing crystals of power SPPs using protective pn junctions 10 (Fig. 2c) is an even more significant decrease in the working part of the pn junction 4 relative to the design variant of crystal 8 made according to classical planar technology (see Fig. 1e) for a given limit size of crystals 8, determined by the dimensions of the housing of the power semiconductor device into which these crystals are placed.

На фиг. 3 представлен кристалл СППП с плоским р-п-переходом и краткий маршрут его изготовления по меза - планарной технологии, в соответствии с которой в кремниевой пластине 1 по всей площади создают сплошной плоский р-п-переход 11; по всей площади пластины 1 наносят диэлектрическую защиту 2, в которой фотолитографическим способом в определенном порядке создают окна - линии реза 12 (Фиг. 3а), через которые вытравливают канавки (мезы) 13 с глубиной, превышающей глубину р-п-перехода 11; на локальные плоские р-п-переходы 14, выходящие на боковые поверхности мез 13, наносят диэлектрическую защиту 2 (Фиг. 3б); в защите 2 над р-п-переходами 14 создают окна 3, внутри которых формируют локальные омические контакты 6; на обратную (непланарную) сторону кремниевой пластины 1 наносят сплошной омический контакт 7 (Фиг. 3в); кремниевую пластину 1 с сформированными в ней р-п-структурами разделяют по линиям реза 12 механическим способом на кристаллы 8; далее - кристаллы 8 (Фиг. 3г) передают на сборку.In FIG. Figure 3 shows an SPPP crystal with a flat pn junction and a short route of its production according to the mesa — planar technology, in accordance with which a continuous flat pn junction 11 is created in a silicon wafer 1 over the entire area; over the entire area of the plate 1, dielectric protection 2 is applied, in which, in a certain order, windows are created by a photolithographic method — cutting lines 12 (Fig. 3a) through which grooves (mesas) 13 are etched with a depth exceeding the depth of the pn junction 11; dielectric protection 2 is applied to local flat pn junctions 14 facing the lateral surfaces of mez 13 (Fig. 3b); in protection 2 above the pn junctions 14 create windows 3, inside which form local ohmic contacts 6; on the back (non-planar) side of the silicon wafer 1, a continuous ohmic contact 7 is applied (Fig. 3c); a silicon wafer 1 with pn structures formed in it is separated along the cut lines 12 by a mechanical method into crystals 8; further - crystals 8 (Fig. 3d) are transferred to the assembly.

Недостаток меза - планарной технологии изготовления кристаллов 8 СППП (Фиг. 3г) - значительное уменьшение рабочей площади локального р-п-перехода 14 за счет стравленной при изготовлении мез 13 площади кристалла 8 по его периметру при заданных предельных габаритах кристаллов 8, диктуемых габаритами корпуса силового полупроводникового прибора, что в случае СППП, для которых мощностные электрические характеристики прямо зависят от величины рабочей площади р-п-перехода, чрезвычайно важно. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, т.е. прототипом, можно считать способ изготовления кристаллов полупроводниковых приборов, представленный в описании патента РФ №2012094 [2], в соответствии с которым по первому варианту (Фиг. 4) в кремниевой пластине 1 формируют сплошной плоский р-п-переход 11; создают сплошные омические контакты 7 на планарной и непланарной поверхностях пластины 1 (Фиг. 4а), при этом в качестве металла омического контакта 7 применяют ванадий; на поверхность ванадия наносят слой золота 15 (Фиг. 4б), стойкого практически ко всем агрессивным травителям, кроме царской водки, в т.ч. - к травителям для кремния; пластину 1 механическим путем разделяют на кристаллы 8 (Фиг. 4в); стравливают нарушенный слой кремния 16 (Фиг. 4г); защищают локальный р-п-переход 14, выходящий на боковую поверхность кристалла 8, кремнийорганическим компаундом 17 марки СИЭЛ 159-167 (Фиг. 4д); далее - кристаллы 8 передают на сборку.The disadvantage of mesa is the planar technology for manufacturing crystals of 8 SPPPs (Fig. 3d) - a significant decrease in the working area of the local pn junction 14 due to the perimeter of the crystal 8 etched during the production of mez 13 along its perimeter for given limit dimensions of the crystals 8 dictated by the dimensions of the power case a semiconductor device, which in the case of SPPP, for which the power electrical characteristics directly depend on the size of the working area of the pn junction, is extremely important. The closest in technical essence and the achieved result, i.e. a prototype, we can consider a method of manufacturing crystals of semiconductor devices, presented in the description of the patent of the Russian Federation No.2012094 [2], according to which according to the first embodiment (Fig. 4) in a silicon wafer 1 form a continuous flat pn junction 11; create continuous ohmic contacts 7 on the planar and non-planar surfaces of the plate 1 (Fig. 4a), while vanadium is used as the metal of the ohmic contact 7; a layer of gold 15 is applied to the surface of vanadium (Fig. 4b), which is resistant to almost all aggressive etchants, except for aqua regia, including - to etchers for silicon; the plate 1 is mechanically separated into crystals 8 (Fig. 4B); etching the damaged silicon layer 16 (Fig. 4d); protect the local pn junction 14 overlooking the side surface of the crystal 8 with an organosilicon compound 17 of the SIEL 159-167 brand (Fig. 4e); further - crystals 8 are transferred to the assembly.

Недостаток данного способа - использование драгоценного металла - золота 15 (Фиг. 4б), учет и отчетность по которому - большая организационная проблема серийного производства полупроводниковых приборов.The disadvantage of this method is the use of precious metal - gold 15 (Fig. 4b), accounting and reporting on which is a big organizational problem of serial production of semiconductor devices.

Еще один недостаток способа изготовления кристаллов 8 ППП с защитой металла омического контакта 7 золотом 15 - возможность стравливания металла омического контакта 7, защищенного по поверхности стойким к травителям золота 15, но открытого - с боковой, хотя и тонкой, поверхности слоя 18 металла 7, в процессе травления нарушенного слоя кремния 16. Этого количества стравленного металла, попавшего в травитель для кремния и, с большой вероятностью, - на р-п-переход 11, выходящий на боковую поверхность кристалла 8 (Фиг. 4г), может быть достаточно для катастрофического увеличения паразитного тока утечки по р-п-переходу 11. Особенно опасен этот эффект в случае высоковольтных р-п-переходов, отличающихся большой шириной области пространственного заряда. Удалить адсорбированный из раствора травителя металл с поверхности кремния полностью практически невозможно [3].Another disadvantage of the method of manufacturing crystals 8 of the SPT with the protection of the metal of the ohmic contact 7 by gold 15 is the possibility of etching the metal of the ohmic contact 7, which is protected on the surface by resistance to gold etchers 15, but open from the side, albeit thin, surface of layer 18 of metal 7, in the etching process of the damaged silicon layer 16. This amount of etched metal that has entered the etchant for silicon and, with high probability, to the pn junction 11, which extends to the side surface of the crystal 8 (Fig. 4d), may be sufficient for catastrophes oficheskogo increasing the current through the parasitic pn junction leakage 11. This effect is particularly dangerous in the case of high-voltage p-n junctions differing in the large width of the space charge. It is completely impossible to remove the metal adsorbed from the etchant solution from the silicon surface [3].

По второму варианту патента [2] (Фиг. 5) в кремниевой пластине 1 формируют сплошной плоский р-п-переход 11, создают сплошные омические контакты 7 на планарной и непланарной поверхностях пластины 1 (Фиг. 5а), на поверхности омических контактов 7 наносят толстый слой свинца 19, также отличающегося стойкостью к травителям для кремния (Фиг. 5б), механическим способом разделяют пластину 1 на кристаллы 8 (Фиг. 5в), стравливают нарушенный слой кремния 16, защищают локальный р-п-переход 14, выходящий на боковую поверхность кристалла 8, компаундом 17 марки СИЭЛ 159-167 (Фиг. 5г), стравливают с поверхности омических контактов 6 слои свинца 19, далее - кристаллы 8 (Фиг. 5д) передают на сборку.According to the second version of the patent [2] (Fig. 5), a continuous flat pn junction 11 is formed in the silicon wafer 1, continuous ohmic contacts 7 are formed on the planar and non-planar surfaces of the wafer 1 (Fig. 5a), and ohmic contacts 7 are applied a thick layer of lead 19, also characterized by resistance to etching agents for silicon (Fig. 5b), mechanically separate the plate 1 into crystals 8 (Fig. 5c), etch the damaged silicon layer 16, protect the local pn junction 14 facing the side crystal surface 8, compound 17 grade SIEL 159-167 (Fig. 5d), layers of lead 19 are pitted from the surface of the ohmic contacts 6, then crystals 8 (Fig. 5d) are transferred to the assembly.

Недостаток технологии изготовления кристаллов 8 силовых ППП по второму варианту патента [2] (Фиг. 5д), т.е. с защитой металлических омических контактов к р-п-структурам силовых ППП дополнительным толстым слоем свинца 19, который в заключение, после травления нарушенного слоя кремния 16 боковой части кристалла 8 и защиты р-п-перехода 14 компаундом 17, должен быть удален (стравлен селективным травителем свинца) с поверхности омического контакта 7, - использование в технологии изготовления кристаллов 8 свинца 19, отличающегося высокой токсичностью. Именно по этой причине акцент в зарубежной и отечественной электронной промышленности делается на создание "безсвинцовых" технологий [4].The lack of manufacturing technology of crystals 8 power SPP according to the second version of the patent [2] (Fig. 5d), i.e. with the protection of metallic ohmic contacts to the pn structures of the power SPDs with an additional thick layer of lead 19, which, after etching the damaged silicon layer 16 of the side of the crystal 8 and protecting the pn junction 14 with compound 17, must be removed (selectively etched lead etcher) from the surface of the ohmic contact 7, - the use of lead 19, which is highly toxic in the manufacturing technology of crystals 8. For this reason, the emphasis in foreign and domestic electronic industry is on the creation of "lead-free" technologies [4].

Также недостаток технологии изготовления кристаллов 8 силовых ППП по второму варианту патента [2] (Фиг. 5д - возможность осаждения на р-п-переход 14 металла, стравленного с торцевой части 18 локального омического контакта 7, что приводит к паразитным утечкам тока через р-п-переход 14.There is also a drawback in the technology for manufacturing crystals of 8 power SPPs according to the second version of the patent [2] (Fig. 5e - the possibility of deposition on the pn junction 14 of the metal etched from the end part 18 of the local ohmic contact 7, which leads to spurious current leakages through p- n-transition 14.

Цель настоящего изобретения - создание способа изготовления кристаллов силовых полупроводниковых приборов, исключающего необходимость использования золота или свинца и предотвращающего попадание металла омического контакта в травитель для кремния при травлениии нарушенного слоя кремния, образовавшегося после разделения механическим способом кремниевых пластин с р-п-структурами на кристаллы, и его адсорбции в месте выхода р-п-перехода на боковую поверхность кремниевого кристалла, что приводит к увеличению паразитных токов утечки через р-п-переход.The purpose of the present invention is to provide a method for manufacturing crystals of power semiconductor devices, eliminating the need to use gold or lead and preventing the metal of the ohmic contact from entering the etchant for silicon during etching of the broken silicon layer formed after the mechanical separation of silicon wafers with pn structures into crystals, and its adsorption at the exit point of the pn junction to the side surface of the silicon crystal, which leads to an increase in spurious leakage currents h Res pn junction.

Указанная цель обеспечивается способом изготовления кристалла 8 силового полупроводникового прибора (Фиг. 6), по которому в полупроводниковой (кремниевой) пластине 1 формируют сплошной плоский р-п-переход 11, наносят сплошные омические контакты 7 на планарную и непланарную поверхности пластины 1 (Фиг. 6а), создают методом совмещенной двухсторонней фотолитографии на планарной и непланарной поверхностях пластины 1 локальные омические контакты 6 (Фиг. 6б), защищают пленарную и непланарную стороны пластин 1 с локальными омическими контактами 6 слоем стойкого к травителям кремния фоторезиста 20 например, типа ФП-25, ФП-50 (Фиг. 6в), фотолитографией по фоторезисту 20 вскрывают линии реза 12 (Фиг. г), механическим способом разделяют пластину 1 по линиям реза 12 на кристаллы 8 (Фиг. 6д), стравливают нарушенный слой кремния 16 до границ защиты фоторезистом 20 локальных омических контактов 6 (Фиг. 6е), защищают р-п-переход 14, выходящий на боковую поверхность кристалла 8, кремнийорганическим компаундом 17 (Фиг. 6ж), удаляют фоторезист 20, отмывают кристаллы 8 (Фиг. 6и) в деионизованной воде, сушат и передают на сборку.This goal is achieved by a method of manufacturing a crystal 8 of a power semiconductor device (Fig. 6), by which a continuous flat pn junction 11 is formed in the semiconductor (silicon) wafer 1, continuous ohmic contacts 7 are applied to the planar and non-planar surfaces of the wafer 1 (Fig. 6a), create by the method of combined double-sided photolithography on the planar and non-planar surfaces of the plate 1 local ohmic contacts 6 (Fig. 6b), protect the plenary and non-planar sides of the plates 1 with local ohmic contacts 6 of the layer a photoresist 20, for example, resistant to silicon etchants, for example, type ФП-25, ФП-50 (Fig. 6c), photolithography using photoresist 20 opens the cutting lines 12 (Fig. g), mechanically divide the plate 1 along the cutting lines 12 into crystals 8 ( Fig. 6e), etch the violated silicon layer 16 to the protection borders of the local ohmic contacts 6 by the photoresist 20 (Fig. 6e), protect the pn junction 14, which extends to the side surface of the crystal 8, with the organosilicon compound 17 (Fig. 6g), photoresist 20 is removed, crystals 8 are washed (Fig. 6i) in deionized water, dried and transferred to the assembly.

Перечень фигур графических изображенийList of figures of graphic images

Фиг. 1. Краткий маршрут изготовления кристалла полупроводникового прибора по планарной технологииFIG. 1. A brief route for manufacturing a crystal of a semiconductor device using planar technology

Фиг. 2. Краткий маршрут изготовления кристалла полупроводникового прибора по планарной технологии с охранным р-п-переходомFIG. 2. A short route for manufacturing a crystal of a semiconductor device according to planar technology with a protective pn junction

Фиг. 3. Краткий маршрут изготовления кристалла полупроводникового прибора по меза - планарной технологииFIG. 3. A brief route for manufacturing a crystal of a semiconductor device using the mesa - planar technology

Фиг. 4. Краткий маршрут изготовления кристалла полупроводникового прибора по технологии прототипа, первый вариантFIG. 4. A short route for manufacturing a crystal of a semiconductor device using the technology of the prototype, the first option

Фиг. 5. Краткий маршрут изготовления кристалла полупроводникового прибора по технологии прототипа, второй вариантFIG. 5. A short route for manufacturing a crystal of a semiconductor device using the technology of the prototype, the second option

Фиг. 6. Краткий маршрут изготовления кристалла полупроводникового прибора по предлагаемому способуFIG. 6. A brief route for manufacturing a crystal of a semiconductor device according to the proposed method

Пример осуществления предлагаемого изобретенияAn example implementation of the invention

На основе кремния п-типа проводимости с удельным сопротивлением 40 Ом⋅см (КЭФ40) по предлагаемому способу (Фиг. 6) и по способу - прототипу [2] (Фиг. 4) изготовлены кристаллы высоковольтных диодов с напряжением пробоя (Uпроб) ~1400 В. В качестве омического контакта применена двухслойная металлизация Ti-Ni с покрытием золотом (Au). За критерий качества кристаллов принят параметр, определяющий паразитный ток утечки, - обратный ток, Iобр, при обратном смещении Uобр = 400 В на данном р-п-переходе с Uпроб = 1400 В. В таблице представлены результаты измерения токов утечки (Iобр) кристаллов, изготовленных по предлагаемому и известному [2] способам, демонстрирующие эффективность предлагаемого способа по сравнению с известным способом: паразитные токи утечки по предлагаемому способу существенно меньше, чем по способу - прототипу.On the basis of p-type silicon of conductivity with a specific resistance of 40 Ohm-cm (KEF40), crystals of high-voltage diodes with a breakdown voltage (Uprobe) of ~ 1400 were manufactured using the proposed method (Fig. 6) and the prototype method [2] (Fig. 4) B. Two-layer metallization of Ti-Ni coated with gold (Au) was used as an ohmic contact. The parameter determining the parasitic leakage current is taken as a criterion for the quality of crystals: reverse current, Iob, with a reverse bias Ure = 400 V at this pn junction with Uprobe = 1400 V. The table shows the results of measuring the leakage current (Iob) of crystals, manufactured by the proposed and known [2] methods, demonstrating the effectiveness of the proposed method in comparison with the known method: spurious leakage currents according to the proposed method is significantly less than by the prototype method.

Figure 00000001
Figure 00000001

ЛитератураLiterature

1. S. Grove, О. Leistiko, W.W. Hooper. Effect of Surface Fields on the Breakdown Voltage of Planar Silicon p-n Junctions // IEEE Trans. Electron. Dev. (14) 1967 г.1. S. Grove, O. Leistiko, W.W. Hooper. Effect of Surface Fields on the Breakdown Voltage of Planar Silicon pn junctions // IEEE Trans. Electron Dev. (14) 1967

2. Патент на изобретение №2012094. Способ изготовления полупроводниковых кристаллов. Коломицкий Н.Г., Астапов Б.А. 10.05.1995 г.2. Patent for invention №2012094. A method of manufacturing semiconductor crystals. Kolomitsky N.G., Astapov B.A. 05/10/1995 g.

3. П.С. Агаларзаде, А.И. Петрин, С.О. Изидинов. Основы конструирования и технологии обработки поверхности р-п-переходов. М. «Советское радио», 1978 г.3. P.S. Agalarzade, A.I. Petrin, S.O. Isidines. Fundamentals of design and surface treatment technology pn junctions. M. "Soviet Radio", 1978

4. Новые европейские директивы для изделий электроники. Лев Шапиро. Component Master Ltd., Израиль, 2006 г.4. New European directives for electronics products. Leo Shapiro. Component Master Ltd., Israel, 2006

Claims (1)

Способ изготовления кристаллов силовых полупроводниковых приборов, по которому в полупроводниковой (кремниевой) пластине формируют сплошной плоский р-п-переход, наносят сплошные омические контакты на планарную и непланарную поверхности пластины, отличающийся тем, что методом совмещенной двухсторонней фотолитографии на планарной и непланарной поверхностях пластины создают локальные омические контакты, защищают локальные омические контакты полностью, т.е. и по боковой части контактов, слоем стойкого к травителям кремния фоторезиста, например, типа ФП-25, ФП-50, разделяют механическим способом пластину на кристаллы, стравливают нарушенный слой кремния до границ защиты фоторезистом локальных омических контактов, защищают р-п-переход, выходящий на боковую поверхность кристалла, кремнийорганическим компаундом, удаляют фоторезист, отмывают кристаллы в деионизованной воде, сушат и передают на сборку.A method of manufacturing crystals of power semiconductor devices, in which a continuous flat pn junction is formed in a semiconductor (silicon) wafer, continuous ohmic contacts are applied to the planar and non-planar surfaces of the wafer, characterized in that they create a method of combined double-sided photolithography on the planar and non-planar surfaces of the wafer local ohmic contacts, protect local ohmic contacts completely, i.e. and along the lateral part of the contacts, a layer of a photoresist resistant to etching silicon, for example, of the FP-25, FP-50 type, mechanically separate the plate into crystals, etch the damaged silicon layer to the boundaries of the local ohmic contacts by the photoresist, protect the pn junction, overlooking the side surface of the crystal with an organosilicon compound, the photoresist is removed, the crystals are washed in deionized water, dried and transferred to the assembly.
RU2017137930A 2017-10-30 2017-10-30 Method for manufacturing crystals for power semiconductor devices RU2674409C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017137930A RU2674409C1 (en) 2017-10-30 2017-10-30 Method for manufacturing crystals for power semiconductor devices

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017137930A RU2674409C1 (en) 2017-10-30 2017-10-30 Method for manufacturing crystals for power semiconductor devices

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2674409C1 true RU2674409C1 (en) 2018-12-07

Family

ID=64603858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017137930A RU2674409C1 (en) 2017-10-30 2017-10-30 Method for manufacturing crystals for power semiconductor devices

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2674409C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2012094C1 (en) * 1992-04-15 1994-04-30 Николай Григорьевич Коломицкий Semiconductor chip manufacturing process
RU2035086C1 (en) * 1992-11-19 1995-05-10 Николай Григорьевич Коломицкий Process of manufacture of semiconductor crystals
UA46274U (en) * 2009-07-17 2009-12-10 Запорожская Государственная Инженерная Академия Method for manufacturing power semicоnductor devices with a diffused guard ring
US9537017B2 (en) * 2005-03-25 2017-01-03 Vishay General Semiconductor Llc Process for forming a planar diode using one mask

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2012094C1 (en) * 1992-04-15 1994-04-30 Николай Григорьевич Коломицкий Semiconductor chip manufacturing process
RU2035086C1 (en) * 1992-11-19 1995-05-10 Николай Григорьевич Коломицкий Process of manufacture of semiconductor crystals
US9537017B2 (en) * 2005-03-25 2017-01-03 Vishay General Semiconductor Llc Process for forming a planar diode using one mask
UA46274U (en) * 2009-07-17 2009-12-10 Запорожская Государственная Инженерная Академия Method for manufacturing power semicоnductor devices with a diffused guard ring

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6202944B2 (en) Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof
CN106024850B (en) Semiconductor device
EP3591711A1 (en) Schottky barrier diode
US20230197788A1 (en) Methods, devices, and systems related to forming semiconductor power devices with a handle substrate
JP2009267032A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP4126359B2 (en) Silicon carbide Schottky diode and manufacturing method thereof
US9029210B2 (en) GaN vertical superjunction device structures and fabrication methods
CN109037204A (en) A kind of power device and preparation method thereof
RU2674409C1 (en) Method for manufacturing crystals for power semiconductor devices
JP4942255B2 (en) Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof
CN101872790A (en) Schottky diode element having epitaxial guard ring and manufacturing method thereof
US3271636A (en) Gallium arsenide semiconductor diode and method
JP2014138137A (en) Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method of the same
JPS58197825A (en) Method of forming semiconductor protecting layer
RU165466U1 (en) MESASTRUCTURE ETCHING MASK
JP6594296B2 (en) Zener diode with polysilicon layer with improved reverse surge capability and reduced leakage current
JP2020107793A (en) Method for manufacturing semiconductor device
CN111584480A (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
EP4068338A1 (en) Semiconductor mesa device formation method
RU163912U1 (en) SILICA DIODE OF SCHOTKI
TWI597853B (en) Shottcky diode structure and method for forming the same
JP4175157B2 (en) Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof
TWI823610B (en) Power diode device and method of manufacturing the same
KR101415599B1 (en) Method for Fabricating PN Junction Diode
JP2017098578A (en) Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method of the same

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191031

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210414