Electrical characteristics of Au and Pt diffused silicon $p^{+}-n$ Junction diode

Au와 Pt 확산에 의한 실리콘 $p^{+}-n$ 접합 스위칭다이오드의 전기적 특성

  • Chung, Kee-Bock (Tr division semiconductor group, KOREA Electronics co., Ltd) ;
  • Lee, Jae-Gon (Dept. of Electronic Eng., Kyungpook National University) ;
  • Choi, Sie-Young (Dept. of Electronic Eng., Kyungpook National University)
  • 정기복 (한국전자(주) 반도체사업부) ;
  • 이재곤 (경북대학교 전자공학과) ;
  • 최시영 (경북대학교 전자공학과)
  • Published : 1996.05.31

Abstract

The silicon $p^{+}-n$ junction diodes were fabricated. The fabricated wafers were treated by single or double annealing steps. Single annealing process was performed by diffusion of either Au or Pt into the wafer under the oxygen or nitrogen ambient at $800{\sim}1010^{\circ}C$. Second annealing step involved additional annealing of the single annealed wafer under the oxygen ambient at $800{\sim}1010^{\circ}C$ for one hour. Electrical characteristics of the diodes were investigated to evaluate the effect of the annealing treatments. In the case of single annealing under nitrogen ambient at $1010^{\circ}C$ for one hour, the amount of leakage current of Pt diffused diode was 75 times larger than that of Au diffused one. The optimum processing condition to achieve high speed silicon $p^{+}-n$ junction diodes from this study was obtained when Pt diffused wafer(treated under the nitrogen ambient at $1010^{\circ}C$ for one hour) was secondly annealed in an oxygen ambient at $800^{\circ}C$ for one hour. The resulting leakage current of two step annealed diodes were remarkably reduced to 1/1100 of the single annealed one. The diode characteristics such as recovery time, breakdown voltage, leakage current, and forward voltage were 4ns, 138V, 1.72nA, and 1V, respectively.

Au 또는 Pt를 확산시켜 실리콘 $p^{+}-n$ 접합 다이오드를 제작하였다. Au 또는 Pt의 확산을 $800{\sim}1010^{\circ}C$, 산소 및 질소분위기에서 실시하여 다이오드의 전기적 특성을 분석하였으며, Au 또는 Pt가 확산된 시편을 산소분위기의 $800{\sim}1010^{\circ}C$에서 2차 열처리를 실시한후 이 처리가 소자의 전기적 특성에 미치는 효과에 대해 고찰하였다. $1010^{\circ}C$의 온도에서 1차 확산결과 Pt가 확산된 다이오드의 누설전류는 Au가 확산된 다이오드 누설전류의 75배 였다. $1010^{\circ}C$, 질소분위기에서 1시간동안 Pt가 확산된 시편을 산소분위기에서 $800^{\circ}C$, 1시간동안 2차 열처리하였을 경우에 1차 열처리한 것보다 누설전류가 1/1100로 감소되었다. 초고속 실리콘 $p^{+}-n$ 접합 스위칭 다이오드의 특성을 만족하기 위해서는, Pt를 $1010^{\circ}C$, 질소분위기에선 1시간 확산시킨후 2차 열처리를 $800^{\circ}C$, 산소분위기에서 1시간동안 열처리하는 것이 최적 조건임을 알 수 있었다. 이때 다이오드의 제특성은 역회복시간 4ns, 항복전압 138V, 누설전류1.7nA 그리고 순방향 전압이 1V였다.

Keywords