SE515494C2 - High voltage semiconductor device and method for manufacturing a passivation layer on a high voltage semiconductor device - Google Patents
High voltage semiconductor device and method for manufacturing a passivation layer on a high voltage semiconductor deviceInfo
- Publication number
- SE515494C2 SE515494C2 SE9904798A SE9904798A SE515494C2 SE 515494 C2 SE515494 C2 SE 515494C2 SE 9904798 A SE9904798 A SE 9904798A SE 9904798 A SE9904798 A SE 9904798A SE 515494 C2 SE515494 C2 SE 515494C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- layer
- diamond
- connections
- semiconductor device
- oxygen
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 238000002161 passivation Methods 0.000 title claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 4
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims abstract description 55
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims abstract description 55
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 21
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 21
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 11
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 claims description 5
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910001506 inorganic fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 claims description 3
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- -1 oxygen ions Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 5
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 229910001637 strontium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- FVRNDBHWWSPNOM-UHFFFAOYSA-L strontium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Sr+2] FVRNDBHWWSPNOM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L29/1602—Diamond
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66015—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising semiconducting carbon, e.g. diamond, diamond-like carbon, graphene
- H01L29/66022—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising semiconducting carbon, e.g. diamond, diamond-like carbon, graphene the devices being controllable only by variation of the electric current supplied or the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. two-terminal devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/861—Diodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
Abstract
Description
25 30 35 515 494 2 Passiveringstekniker som används på andra halvledar- material innefattar anbringande av ett oxidskikt på an- ordningens yta. Det är emellertid inte möjligt att an- vända oxider som passivering pà diamantanordningar då vanlig oxidering av ytan ger upphov till koloxid eller koldioxid vilka båda är gaser vid rumstemperatur. Passivation techniques used on other semiconductor materials include applying an oxide layer to the surface of the device. However, it is not possible to use oxides as passivation on diamond devices as ordinary oxidation of the surface gives rise to carbon monoxide or carbon dioxide which are both gases at room temperature.
Det är svårt att tillverka pn-övergångar av diamant pga problemet med att hitta lämpliga grunda n-dopämnen för diamant. Fotokonduktiva omkopplare har föreslagits som ett alternativ till diamantanordningar. Sådana an- ordningar ställer ytterligare krav pà passiverings- materialet eftersom det, förutom att vara kemiskt stabilt, också måste vara transparent för det ljus som skall användas för att koppla om anordningen.It is difficult to make pn junctions of diamond due to the problem of finding suitable shallow n-dopants for diamond. Photoconductive switches have been proposed as an alternative to diamond devices. Such devices place additional demands on the passivation material because, in addition to being chemically stable, it must also be transparent to the light to be used to switch the device.
För lågspänningstillämpningar har det föreslagits att MIS-strukturer kan användas och en studie av ytkemin hos en sådan anordning har gjorts av Young Yun et al, J. Appl. Phys, 82, 3422 att syre är ett gift för diamant. (1997). Young Yun et al uppger Strukturen hos den anordning som visas av Young et al är emellertid inte möjlig att använda för högspänningstillämpningar. Vidare nämns ingenting i Young et al om problemet med spän- ningsgenombrott vid diamantanordningar för högspänning.For low voltage applications, it has been suggested that MIS structures may be used and a study of the surface chemistry of such a device has been made by Young Yun et al, J. Appl. Phys, 82, 3422 that oxygen is a poison to diamond. (1997). Young Yun et al state, however, the structure of the device shown by Young et al is not possible to use for high voltage applications. Furthermore, nothing is mentioned in Young et al about the problem of voltage breakthrough in high voltage diamond devices.
Sammanfattningsvis finns ett behov av ett förfarande för att minimera risken för spänningsgenombrott vid kanten av en högspänningsdiamantanordning och för att tillhandahålla en vertikal diamantanordning, vid vilken risken för spänningsgenombrott över kanten är minimerad.In summary, there is a need for a method to minimize the risk of voltage breakdown at the edge of a high voltage diamond device and to provide a vertical diamond device in which the risk of voltage breakdown across the edge is minimized.
Sammanfattning av uppfinningen Ett ändamål med den föreliggande uppfinningen är att tillhandahålla en vertikal högspänningsdiamantanordning vid vilken risken för spänningsgenombrott över komponen- tens kant av är minimerad.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a vertical high voltage diamond device in which the risk of voltage breakdown over the edge of the component is minimized.
Ett ytterligare ändamål med den föreliggande uppfin- ningen är att tillhandahålla en högspänningsdiamantanord- ning vid vilken eventuella läckströmmar över kanten är minimerade. 10 15 20 25 30 35 515 494 3 Ytterligare ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en högspänningsdiamantanordning med L._....J t ““““““““““““ "^“'“* som tillhandahåller ett långvarigt ett passiveiingsskikt skydd för anordningen. Ännu ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en fotokonduktiv omkopplare av diamant för högspänning med ett passiveringsskikt som är transparent för ljus av lämplig våglängd.A further object of the present invention is to provide a high voltage diamond device in which any leakage currents across the edge are minimized. A further object of the present invention is to provide a high voltage diamond device with L ._.... J t A further object of the present invention is to provide a high voltage diamond photoconductive switch with a passivation layer which is transparent to light of suitable wavelength.
Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en metod för tillverkning av en vertikal högspänningsdiamantanordning vid vilken risken för spänningsgenombrott över kanten är minimerad.A further object of the present invention is to provide a method of manufacturing a vertical high voltage diamond device in which the risk of voltage breakdown across the edge is minimized.
Enligt uppfinningen uppnås dessa ändamål med en an- ordning och ett förfarande som beskrivs i de bifogade patentkraven.According to the invention, these objects are achieved by a device and a method as described in the appended claims.
En högspänningshalvledaranordning enligt föreliggan- de uppfinning innefattar två anslutningar anordnade på motsatta sidor av och förbundna av ett fast skikt inne- fattande åtminstone ett första diamantskikt, varvid nämnda anordning är kapabel att blockera en spänning i åtminstone en riktning av en spänning som anbringats över dess anslutningar. Åtminstone en ytdel av diamantskiktet mellan anslutningarna är avslutat, varvid avslutningen är sådan att Fermi-nivån vid anordningens yta är åtminstone 0,3 eV över valensbandet och åtminstone 0,3 eV under led- ningsbandet, varvid nämnda ytdel omger anordningen mellan anslutningarna, för att reducera läckströmmen mellan an- slutningarna längs anordningens yta då en högspänning anbringas över anslutningarna.A high voltage semiconductor device according to the present invention comprises two terminals arranged on opposite sides of and connected by a solid layer comprising at least a first diamond layer, said device being capable of blocking a voltage in at least one direction of a voltage applied across its terminals. . At least one surface portion of the diamond layer between the connections is terminated, the termination being such that the Fermi level at the surface of the device is at least 0.3 eV above the valence band and at least 0.3 eV below the lead band, said surface portion surrounding the device between the connections, reduce the leakage current between the connections along the surface of the device when a high voltage is applied across the connections.
Betydelsen av uttrycket avslutning är att ytan är försedd med en speciell typ av atomer.The meaning of the term termination is that the surface is provided with a special type of atoms.
Uppfinnarna har överraskande upptäckt att det är mycket fördelaktigt att ha en syreavslutad yta för att minimera eventuella låckströmmar på anordningens yta. För att minimera ytladdningen är det således inte fördel- aktigt att ha t ex en väteavslutad yta. Med en syreav- 10 15 20 25 30 35 515 494 4 slutad yta minimeras fria ytladdningar i form av hål pga bandböjningen vid anordningens yta.The inventors have surprisingly discovered that it is very advantageous to have an oxygen-terminated surface in order to minimize any leakage currents on the surface of the device. In order to minimize the surface charge, it is thus not advantageous to have, for example, a hydrogen-finished surface. With an oxygen-capped surface, free surface charges in the form of holes are minimized due to the band bending at the surface of the device.
Enligt uppfinningen utförs avslutningen till en sådan grad att ytladdningstätheten blir väsentligt redu- cerad jämfört med en väteavslutad yta.According to the invention, the termination is performed to such an extent that the surface charge density is significantly reduced compared to a hydrogen-terminated surface.
Företrädesvis är diamantytans syreavslutning utförd till en sådan grad att yttillståndstätheten är lägre än 10”/cm? och företrädesvis 10”/cmz.Preferably, the oxygen termination of the diamond surface is designed to such an extent that the surface condition density is lower than 10 ”/ cm? and preferably 10 "/ cm 2.
Avslutningen är företrädesvis utförd till en sådan grad att Fermi-nivån är mer än 0,5 eV över valensbandet och mer än 0,5 eV under ledningsbandet, och mest före- draget mer än 1,0 eV över valensbandet och mer än 1,0 eV under ledningsbandet.The termination is preferably designed to such an extent that the Fermi level is more than 0.5 eV above the valence band and more than 0.5 eV below the conduction band, and most preferably more than 1.0 eV above the valence band and more than 1.0 eV under the wiring harness.
Det är fördelaktigt att avsluta diamantytan till en sådan grad att en stor del av platserna på diamantytan är besatta av en syreatom. Young Yun et al, J. Appl. Phys, 82, 3422 (1997) antyder att syreavslutning ger upphov till en Fermi-nivå som är fast vid ungefär 1,7 eV över valensbandet. En sådan Fermi-nivå ger upphov till en yt- laddningstäthet långt under 10”/cmz.It is advantageous to finish the diamond surface to such an extent that a large part of the sites on the diamond surface are occupied by an oxygen atom. Young Yun et al, J. Appl. Phys, 82, 3422 (1997) suggest that oxygen termination gives rise to a Fermi level which is fixed at approximately 1.7 eV above the valence band. Such a Fermi level gives rise to a surface charge density well below 10 ”/ cmz.
Ytavslutningen kan användas på vilken typ av vertikal högspänningsanordning som helst. En föredragen typ av diamantanordning är anpassad för omkoppling mellan ett strömledande tillstånd och tillstånd vid vilket transport av laddningsbàrare mellan nämnda anslutningar blockeras då en spänning anbringas däröver, och det första skiktet är anordnat att göra anordningen ledande, vid bestràlning som ger upphov till fria laddningsbàrare däri, i åtminstone en riktning av en spänning som an- bringas över nämnda anslutningar. En anordning av den här typen är också känd som en fotokonduktiv omkopplare.The surface finish can be used on any type of high voltage vertical device. A preferred type of diamond device is adapted for switching between a current conducting state and a state in which transport of charge carriers between said connections is blocked when a voltage is applied across it, and the first layer is arranged to make the device conductive, upon irradiation giving rise to free charge carriers therein , in at least one direction of a voltage applied across said connections. A device of this type is also known as a photoconductive switch.
Enligt den föreliggande uppfinningen kan emellertid ett fast skikt innefatta ett n-dopat diamantskikt och ett p-dopat diamantskikt vilka utgör en pn-övergång, eller innefatta en pinstruktur.According to the present invention, however, a solid layer may comprise an n-doped diamond layer and a p-doped diamond layer which constitute a pn junction, or comprise a pin structure.
Det är föredraget att åtminstone den syreavslutade delen av anordningens diamantyta är täckt med en fast 10 15 20 25 30 35 515 494 5 oorganisk fluorid. Fluoridskiktet skyddar anordningens yta. Fluoridskiktet har ett stort bandgap vilket gör det . W “ . v". c: tïauS-yax. :nt Lux. ljus av den våglängd som används för att excitera laddningsbärarna. Detta är fördelaktigt i de fall då anordningen är en fotokonduktiv omkopplare.It is preferred that at least the oxygen-terminated portion of the diamond surface of the device is covered with a solid inorganic fluoride. The fluoride layer protects the surface of the device. The fluoride layer has a large band gap, which makes it. W “. v ". c: tïauS-yax.: nt Lux. light of the wavelength used to excite the charge carriers. This is advantageous in cases where the device is a photoconductive switch.
Det fasta oorganiska fluoridskiktet är företrädesvis en av fluoriderna CaF2, MgF och SrF2 då dessa är stabila och icke-giftiga.The solid inorganic fluoride layer is preferably one of the fluorides CaF2, MgF and SrF2 as these are stable and non-toxic.
En metod enligt föreliggande uppfinning för till- verkning av ett passiveringsskikt på en högspännings- halvledaranordning vilken innefattar två anslutningar som är förbundna av ett fast skikt varvid nämnda skikt inne- fattar àtminstone ett diamantskikt, varvid nämnda anord- ning är kapabel att blockera en spänning i åtminstone en riktning över dess anslutningar, innefattar stegen att tillhandahålla en anordning som har två anslutningar, vilka är förbundna av ett fast skikt innefattande åt- minstone ett diamantskikt och att exponera anordningen för syreatomer eller syrejoner, att syreavsluta ytan av anordningens diamantskikt.A method according to the present invention for manufacturing a passivation layer on a high voltage semiconductor device which comprises two connections connected by a solid layer, said layer comprising at least one diamond layer, said device being capable of blocking a voltage in at least one direction across its terminals, the steps include providing a device having two terminals connected by a solid layer comprising at least one diamond layer and exposing the device to oxygen atoms or oxygen ions, oxygen terminating the surface of the diamond layer of the device.
För att åstadkomma en högkvalitativ avslutning hettas anordningen upp till åtminstone 200°C i en atmos- fär innehållande syre. En avslutning enligt uppfinningen kan emellertid åstadkommas vid lägre temperaturer.To achieve a high quality finish, the device is heated up to at least 200 ° C in an atmosphere containing oxygen. A termination according to the invention can, however, be achieved at lower temperatures.
Alternativt kan avslutningen åstadkommas genom att användaiett syreplasma. Således etsas samtidigt eventu- ella föroreningar bort.Alternatively, the termination can be achieved by using an oxygen plasma. Thus, at the same time, any contaminants are etched away.
Företrädesvis innehåller den syreinnehållande gasen väsentligen inget väte.Preferably, the oxygen-containing gas contains substantially no hydrogen.
Företrädesvis är den syreinnehållande gasen rent syre men kan vara en blandning innefattande syre, och en inert gas.Preferably, the oxygen-containing gas is pure oxygen but may be a mixture comprising oxygen, and an inert gas.
Metoden enligt de föreliggande uppfinning innefattar med fördel också steget att anbringa ett fast fluorid- skikt efter behandlingen i syreatmosfären.The method of the present invention advantageously also comprises the step of applying a solid fluoride layer after the treatment in the oxygen atmosphere.
Anbringandet av fluoridskiktet kan utföras före syrebehandlingen. Kvaliteten hos syreavslutningen blir 10 15 20 25 30 35 515 494 6 emellertid överlägsen om den anbringas före fluorid- skiktet.The application of the fluoride layer can be performed before the oxygen treatment. However, the quality of the oxygen barrier will be superior if it is applied before the fluoride layer.
En föredragen metod för anbringande av fluorid- skiktet är att använda termisk avdunstning av fluoriden dà detta är billigt och snabbt. Andra tekniker innefattar epitaxiella tekniker.A preferred method of applying the fluoride layer is to use thermal evaporation of the fluoride as this is inexpensive and fast. Other techniques include epitaxial techniques.
Det behöver inte nämnas att de ovan beskrivna sär- dragen kan kombineras i samma utföringsform.It is not necessary to mention that the features described above can be combined in the same embodiment.
För att ytterligare illustrera uppfinningen kommer nu detaljerade utföringsformer att beskrivas utan att uppfinningen är begränsad därtill.To further illustrate the invention, detailed embodiments will now be described without the invention being limited thereto.
Kort beskrivning av ritningarna Fig l visar en fotokonduktiv omkopplare enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning.Brief Description of the Drawings Fig. 1 shows a photoconductive switch according to an embodiment of the present invention.
Fig 2 visar en pn-diod enligt en föredragen ut- föringsform av föreliggande uppfinning.Fig. 2 shows a pn diode according to a preferred embodiment of the present invention.
Pig 3 visar en anordning enligt en alternativ ut- föringsform av föreliggande uppfinning.Fig. 3 shows a device according to an alternative embodiment of the present invention.
Detalierad beskrivning av föredragna utföringsformer Fig 1 är ett tvärsnitt av en fotokonduktiv omkopp- lare l enligt en utföringsform av föreliggande uppfin- ning. Omkopplaren har ett första skikt l av intrinsisk diamant (intrinsic diamond). Motsatta sidor av det första skiktet är täckta med ett första metallskikt 2 och ett andra metallskikt 3 som anslutningar pà anordningen.Detailed Description of Preferred Embodiments Fig. 1 is a cross-sectional view of a photoconductive switch 1 according to an embodiment of the present invention. The switch has a first layer l of intrinsic diamond. Opposite sides of the first layer are covered with a first metal layer 2 and a second metal layer 3 as connections to the device.
Kantytan 4 hos det första skiktet l, mellan metallagren 2, 3, är avslutat med syre, dvs syreatomer är bundna till kolatomerna vid ytan pà diamantskiktet. Pà grund av syre- avslutningen är yttillstàndstätheten làg och således är också läckströmmen vid ytan liten när en hög spänning an- bringas över metallskikten. Kantytan är täckt med ett skikt 5 av MgF för att skydda diamantens yta. MgF är transparent för ljus vid en våglängd motsvarande band- gapet hos diamant.The edge surface 4 of the first layer 1, between the metal layers 2, 3, is finished with oxygen, ie oxygen atoms are bonded to the carbon atoms at the surface of the diamond layer. Due to the oxygen termination, the surface condition density is low and thus the leakage current at the surface is also small when a high voltage is applied across the metal layers. The edge surface is covered with a layer 5 of MgF to protect the surface of the diamond. MgF is transparent to light at a wavelength corresponding to the band gap of the diamond.
Fig 2 är ett tvärsnitt av en högspänningsdiamant- anordning enligt en föredragen utföringsform av före- liggande uppfinning. Anordningen innefattar ett första 10 15 20 25 '30 35 515 494 7 intrinsiskt diamantskikt 6 och ett andra n-dopat diamant- skikt 7 och ett tredje p-dopat diamantskikt 8. Det andra n-dopade diamantskiktet och det tredje p-dopade diamant- skiktet är dopade med djupt liggande donatorer respektive acceptorer. Exciteringsljusets vàglängd mäste stämma överens med exciteringsenergin för donatorerna respektive acceptorerna. Ett första metallskikt 9 och ett andra metallskikt 10 är anordnade pà sidan av det första och andra dopade skiktet motstäende det första diamantskiktet 6. Kantytan 11 hos det första skiktet 6, mellan metall- skikten 9, bundna till kolatomerna vid diamantskiktets yta. Kantytan är täckt med ett skikt 12 av MgF för att skydda diaman- 10, är avslutat med syre, dvs syreatomer är tens yta. MgF är transparent för ljus vid en våglängd motsvarande bandgapet i diamant.Fig. 2 is a cross-sectional view of a high voltage diamond device according to a preferred embodiment of the present invention. The device comprises a first intrinsic diamond layer 6 and a second n-doped diamond layer 7 and a third p-doped diamond layer 8. The second n-doped diamond layer and the third p-doped diamond layer the layer is doped with deep-lying donors and acceptors, respectively. The wavelength of the excitation light must correspond to the excitation energy of the donors and acceptors, respectively. A first metal layer 9 and a second metal layer 10 are arranged on the side of the first and second doped layers opposite the first diamond layer 6. The edge surface 11 of the first layer 6, between the metal layers 9, bonded to the carbon atoms at the surface of the diamond layer. The edge surface is covered with a layer 12 of MgF to protect the diamond, is finished with oxygen, ie oxygen atoms are the surface of the diamond. MgF is transparent to light at a wavelength corresponding to the band gap in diamond.
Anordningar enligt de beskrivna utföringsformerna kan tillverkas utgående fràn ett odopat diamantsubstrat l, 6. skikten 7 och 8 epitaxiellt pà motsatta sidor av det I fall med anordningen enligt fig 2 odlas de dopade första skiktet. Därefter anbringas metallskikten 2, 3, 9, 10 pà motsatta sidor av det första skiktet med konventio- nella metoder. Sedan oxideras anordningen i en syreatmos- fär vid 200°C. Slutligen anbringas MgF pà anordningens kant genom termisk föràngning för att skydda diamantytan.Devices according to the described embodiments can be manufactured starting from an undoped diamond substrate 1, 6. layers 7 and 8 epitaxially on opposite sides of it In the case of the device according to Fig. 2, the doped first layer is grown. Thereafter, the metal layers 2, 3, 9, 10 are applied to opposite sides of the first layer by conventional methods. The device is then oxidized in an oxygen atmosphere at 200 ° C. Finally, MgF is applied to the edge of the device by thermal evaporation to protect the diamond surface.
Fig 3 är ett tvärsnitt av en anordning enligt en alternativ utföringsform av föreliggande uppfinning.Fig. 3 is a cross-sectional view of a device according to an alternative embodiment of the present invention.
Anordningen innefattar ett första p-dopat skikt 13 och ett andra n-dopat skikt 14, vilka skikt utgör en pn- -övergàng. Ett första metallskikt 15 står i kontakt med det p-dopade skiktet 13 och ett andra metallskikt 16 står i kontakt med det n-dopade skiktet 14. Ytdelen 17 mellan metallskikten är syreavslutad. Således minimeras läck- strömmen vid anordningens yta.The device comprises a first p-doped layer 13 and a second n-doped layer 14, which layers constitute a pn- transition. A first metal layer 15 is in contact with the p-doped layer 13 and a second metal layer 16 is in contact with the n-doped layer 14. The surface part 17 between the metal layers is oxygen-terminated. Thus, the leakage current at the surface of the device is minimized.
Utföringsformerna ovan är schematiskt beskrivna i syfte att illustrera uppfinningen så enkelt som möjligt.The above embodiments are schematically described in order to illustrate the invention as simply as possible.
Vid en användbar anordning anbringas ytterligare ett 515 494 8 passiveringsskikt pà anordningens yta för att minimera risken för spänningsgenombrott.In a useful device, an additional passivation layer is applied to the surface of the device to minimize the risk of voltage breakdown.
-C ' _! Upplinni ngen är inte begränsad Lill de utförings- former som beskrivits ovan utan kan modifieras enligt olika aspekter. Anordningarna pä vilka uppfinningen kan tillämpas är således inte begränsade till dioder eller fotokonduktiva omkopplare utan kan tillämpas pà mànga andra diamantanordningar.-C '_! The uplift is not limited to the embodiments described above but can be modified according to various aspects. The devices to which the invention can be applied are thus not limited to diodes or photoconductive switches but can be applied to many other diamond devices.
Claims (13)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9904798A SE515494C2 (en) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | High voltage semiconductor device and method for manufacturing a passivation layer on a high voltage semiconductor device |
| AU25652/01A AU2565201A (en) | 1999-12-28 | 2000-12-20 | Semiconductor device and method for manufacturing a passivation layer on a semiconductor device |
| PCT/SE2000/002591 WO2001048796A1 (en) | 1999-12-28 | 2000-12-20 | Semiconductor device and method for manufacturing a passivation layer on a semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9904798A SE515494C2 (en) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | High voltage semiconductor device and method for manufacturing a passivation layer on a high voltage semiconductor device |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE9904798D0 SE9904798D0 (en) | 1999-12-28 |
| SE9904798L SE9904798L (en) | 2001-06-29 |
| SE515494C2 true SE515494C2 (en) | 2001-08-13 |
Family
ID=20418320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE9904798A SE515494C2 (en) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | High voltage semiconductor device and method for manufacturing a passivation layer on a high voltage semiconductor device |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU2565201A (en) |
| SE (1) | SE515494C2 (en) |
| WO (1) | WO2001048796A1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009005134A1 (en) * | 2007-07-04 | 2009-01-08 | National Institute For Materials Science | Diamond semiconductor device |
| JP6444718B2 (en) * | 2014-12-15 | 2018-12-26 | 株式会社東芝 | Semiconductor device |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2913765B2 (en) * | 1990-05-21 | 1999-06-28 | 住友電気工業株式会社 | Method of forming shot key junction |
| JP3364119B2 (en) * | 1996-09-02 | 2003-01-08 | 東京瓦斯株式会社 | Hydrogen-terminated diamond MISFET and method for manufacturing the same |
-
1999
- 1999-12-28 SE SE9904798A patent/SE515494C2/en not_active IP Right Cessation
-
2000
- 2000-12-20 WO PCT/SE2000/002591 patent/WO2001048796A1/en active Application Filing
- 2000-12-20 AU AU25652/01A patent/AU2565201A/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2565201A (en) | 2001-07-09 |
| SE9904798L (en) | 2001-06-29 |
| SE9904798D0 (en) | 1999-12-28 |
| WO2001048796A1 (en) | 2001-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3751976B2 (en) | Silicon carbide thyristor | |
| CN101393937B (en) | Pin diode | |
| US6693322B2 (en) | Semiconductor construction with buried island region and contact region | |
| EP0492558B1 (en) | Semiconductor device comprising a high speed switching bipolar transistor | |
| JPH08204179A (en) | Silicon carbide trench mosfet | |
| US3953879A (en) | Current-limiting field effect device | |
| US8350289B2 (en) | Semiconductor device | |
| US11056557B2 (en) | Semiconductor device including a semi-insulating layer contacting a first region at a first surface of a semiconductor layer | |
| JP5036569B2 (en) | Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| CN111697055B (en) | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device | |
| JP2002541682A (en) | Punch-through diode and method of manufacturing the same | |
| SE515494C2 (en) | High voltage semiconductor device and method for manufacturing a passivation layer on a high voltage semiconductor device | |
| CN105814693A (en) | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method | |
| Nonaka et al. | Suppressed surface‐recombination structure and surface passivation for improving current gain of 4H‐SiC BJTs | |
| US11296076B2 (en) | Semiconductor device | |
| KR101823273B1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
| US11695043B2 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
| JPS6212669B2 (en) | ||
| US5925899A (en) | Vertical type insulated gate bipolar transistor having a planar gate structure | |
| CN105556679A (en) | Zener diode having a polysilicon layer for improved reverse surge capability and decreased leakage current | |
| JP2000323724A (en) | High speed turn-off power semiconductor element | |
| JPH0227822B2 (en) | ||
| US11563112B2 (en) | Method for controlling semiconductor device | |
| JPH07202226A (en) | Electric power semiconductor element | |
| JP4869489B2 (en) | Semiconductor device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |