Formation d'un complexe platine-oxygène dans les redresseurs rapides à base de silicium : conséquences sur leur fonctionnement
Institution:
Aix-Marseille 3Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Platinum diffusion in silicon is used to enhance fast bipolar P+NN+ diodes switching, introducing deep levels in the silicon band gap. The higher the platinum concentration, the faster the switching. Contrary to the usual doping, the configuration of the known platinum energy levels does not alter the N-type doping level of the substrate diode. However, at high concentration, we can observe a compensation of the N-type doping, even a conversion from N-type to P-type, according to the cooling rate performed at the end of the diffusion step. At the same time, we observe dispersion in the electric parameters of the diodes. The theoretical and experimental studies on the center identification at the origin of the P-type doping effect allowed confirming the formation of the complex platinum-oxygen (Pt-O). A theoretical model of platinum diffusion and Pt-O complex formation was developed and integrated in a numerical simulator. This tool allows forecasting the technological conditions leading to the appearance of P-type doping after a platinum diffusion. It allows explaining any risks of electric dispersions, by calculating the technological parameters impact on the variations of each species concentration taking part in the platinum diffusion, such as the Pt-O complex. This study confirms the dispersion risks caused by the complex Pt-O formation.
Abstract FR:
La diffusion du platine dans le silicium est utilisée pour accélérer les commutations des diodes bipolaires rapides de type P+NN+, via l'introduction de niveaux énergétiques profonds dans la bande interdite du silicium. La commutation des diodes bipolaires sera d'autant plus rapide que la quantité de platine diffusée sera grande. Contrairement aux dopants usuels, la configuration des niveaux d'énergie connus du platine ne modifie pas le niveau de dopage N de la diode. Or, au-delà d'une certaine concentration de platine, on constate une compensation du dopage N, voire une inversion du type N en type P, selon la vitesse de refroidissement utilisée en fin d'étape de diffusion. Parallèlement, des dispersions de paramètres électriques de fonctionnement des diodes ont été constatées. Les études théoriques et expérimentales d'identification du centre à l'origine de l'effet dopant de type P, ont permis de conclure à la formation d'un complexe platine-oxygène (Pt-O). Un modèle théorique de diffusion du platine et de formation du complexe Pt-O a été développé et intégré dans un simulateur numérique. Cet outil permet de prévoir les conditions technologiques conduisant à l'apparition du dopage P, à l'issue d'une diffusion platine. Il permet également d'expliquer certains risques de dispersions électriques de fonctionnement d'un composant, en calculant l'impact des paramètres technologiques sur les variations de concentration de chaque espèce participant à la diffusion du platine, dont le complexe Pt-O. Cette étude confirme les risques de dispersions provoqués par la formation du complexe Pt-O.