電力靜電感應(yīng)器件的研制.pdf

1、靜電感應(yīng)器件 (Static Induction Device—SID) 是一類(lèi)新型的電力電子器件，主要包括雙極型靜電感應(yīng)晶體管(BSIT)、靜電感應(yīng)晶體管(SIT)和靜電感應(yīng)晶閘管(SITH)三類(lèi)器件，具有其它半導(dǎo)體器件無(wú)法比擬的一系列優(yōu)點(diǎn)，如控制功率大、工作頻率高、電流容量大、耐高壓、功耗小、噪聲低、抗輻射能力強(qiáng)、開(kāi)通關(guān)斷全可控等，在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用．本論文的研究工作是結(jié)合蘭州市十五科技攻關(guān)項(xiàng)目“電力靜電感應(yīng)器件的研制”而展

2、開(kāi)的，主要內(nèi)容如下： 通過(guò)分析原有版圖存在的問(wèn)題，重新設(shè)計(jì)了兩套新版．LD-SIT-0603版的設(shè)計(jì)改動(dòng)極大，尤其是三塊槽版的設(shè)計(jì)首次提出了全新的工藝思路，徹底解決了長(zhǎng)期以來(lái)槽與臺(tái)面無(wú)法同時(shí)刻蝕的工藝難題．LD-SIT-0703版則專(zhuān)門(mén)針對(duì)復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用了切斷環(huán)與限場(chǎng)環(huán)作為終端造型． 經(jīng)過(guò)制管實(shí)驗(yàn)，成功研制出了性能優(yōu)異的復(fù)合結(jié)構(gòu)BSIT，并首次給出了完整和詳細(xì)的BSIT工藝規(guī)范，該工藝規(guī)范也可作為SIT與SITH的工

3、藝規(guī)范和工藝細(xì)節(jié)的參考。 BSIT與SIT的Ⅰ-Ⅴ特性是可以轉(zhuǎn)變的。在理論分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)工藝調(diào)節(jié)的實(shí)踐，總結(jié)出了BSIT、SIT和SITH參數(shù)調(diào)節(jié)表，為今后的研制中電參數(shù)調(diào)節(jié)提供了依據(jù)． 通過(guò)工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)，得到了具有典型混合Ⅰ-Ⅴ特性的復(fù)合SIT的工藝條件．對(duì)于埋柵結(jié)構(gòu)的SIT，我們尋找到了外延與染磷的最佳匹配條件，首次穩(wěn)定了外延工藝，解決了長(zhǎng)期以來(lái)外延反型這一工藝難點(diǎn)． LD-SIT-0603版中三塊槽

4、版的設(shè)計(jì)獨(dú)辟蹊徑，隔斷槽、臺(tái)面槽與柵電極孔刻蝕深度各不相同，卻能同時(shí)刻蝕，且深槽刻蝕逐步加深，不必一次刻蝕到要求的深度，更有利于保護(hù)管芯表面和槽臺(tái)造型。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究選擇腐蝕液的配比，并由實(shí)驗(yàn)確定了最佳的刻蝕深度和工藝。臺(tái)面槽的設(shè)計(jì)用于形成對(duì)有源區(qū)的孤島造型，兩步擴(kuò)硼與柵電極孔的適當(dāng)刻蝕省略了補(bǔ)硼工藝，避免了對(duì)槽體的污染．工藝中的離散性與波動(dòng)性是不可忽略的，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行鈍化。 不同結(jié)構(gòu)的靜電感應(yīng)器件對(duì)應(yīng)著不同的終端造型．

5、埋柵結(jié)構(gòu)適宜選擇環(huán)繞深槽作為終端造型；復(fù)合結(jié)構(gòu)則宜采用限場(chǎng)環(huán)與切斷環(huán)。試驗(yàn)結(jié)果和理論分析都表明了管芯四周刻蝕深槽，能有效切斷有源區(qū)與芯片邊界的電性聯(lián)系，消除器件的寄生效應(yīng)，同時(shí)還能改善柵源擊穿曲線并提高阻斷電壓，改善器件的質(zhì)量和成品率。復(fù)合結(jié)構(gòu)的限場(chǎng)環(huán)能有效提高阻斷電壓。 LD-SIT-0703版主要針對(duì)電力SITFI設(shè)計(jì)，在BSIT的研究基礎(chǔ)之上制定了SITH的工藝流程。數(shù)次的制管試驗(yàn)結(jié)果，給出了正常特性所滿足的工藝條件，該結(jié)