thesis

Interfaces silicium-silicium obtenues par soudure directe : proprietes electriques et influence du mode de preparation des plaquettes

Defense date:

Jan. 1, 1999

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Institution:

Toulouse, INSA

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La presence d'une interface de soudure directe sur silicium dans la partie active d'un composant de puissance intelligente (gamme de haute tension, 1000v-1500v, et fort courant 1a-20a) degrade les performances de gain en courant et la tenue en tension. Ceci constitue la premiere evidence d'activite electrique d'une telle interface. L'existence d'etats d'interface charges dans le plan de soudure est a l'origine de la variation de porteurs dans le voisinage de l'interface, mesuree par spreading resistance. Le type et la nature des defauts sont determinees par la contamination residuelle (analysee par spectroscopie de masse des ions secondaires) et la structure de l'interface (evaluee par revelation chimique au wright etch, et observation en microscopie electronique a balayage). Parmi les parametres, la preparation des surfaces avant soudure est primordiale. Dans le cadre de la these, une etude des solutions chimiques a ete entreprise. Il a ete montre que l'utilisation d'une sequence de nettoyage spfm 500 ppm (sulfuric acid hydrogen peroxide hydrogen fluoride mixture, a 500 ppm d'acide fluorhydrique) permet de realiser des interfaces n/n au profil de porteurs quasi plat (barriere inferieure a l'energie d'agitation thermique kt), et p/p similaires a un traitement hydrophobe. La recombinaison des porteurs sur des niveaux profonds d'interface situee dans la base d'un transistor bipolaire de puissance, est susceptible de reduire le gain de celui-ci. La mesure de duree de vie des porteurs minoritaires sur la plaquette soudee (par decroissance de photoconductivite detectee par micro-ondes : -pcd) permet de mettre en evidence ce phenomene. Il ressort de cette etude qu'il existe une activite de recombinaison controlee par le volume et/ou l'interface de soudure, selon la presence de defauts etendus dans le volume avoisinant.