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)三類器件，具有其它半導(dǎo)體器件無法比擬的一系列優(yōu)點，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、開通關(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)項目“電力靜電感應(yīng)器件的研制”而展

2、開的，主要內(nèi)容如下： 通過分析原有版圖存在的問題，重新設(shè)計了兩套新版．LD-SIT-0603版的設(shè)計改動極大，尤其是三塊槽版的設(shè)計首次提出了全新的工藝思路，徹底解決了長期以來槽與臺面無法同時刻蝕的工藝難題．LD-SIT-0703版則專門針對復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用了切斷環(huán)與限場環(huán)作為終端造型． 經(jīng)過制管實驗，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，通過對工藝調(diào)節(jié)的實踐，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，解決了長期以來外延反型這一工藝難點． LD-SIT-0603版中三塊槽

4、版的設(shè)計獨辟蹊徑，隔斷槽、臺面槽與柵電極孔刻蝕深度各不相同，卻能同時刻蝕，且深槽刻蝕逐步加深，不必一次刻蝕到要求的深度，更有利于保護管芯表面和槽臺造型。通過實驗研究選擇腐蝕液的配比，并由實驗確定了最佳的刻蝕深度和工藝。臺面槽的設(shè)計用于形成對有源區(qū)的孤島造型，兩步擴硼與柵電極孔的適當(dāng)刻蝕省略了補硼工藝，避免了對槽體的污染．工藝中的離散性與波動性是不可忽略的，可以通過適當(dāng)?shù)拇胧┻M行鈍化。 不同結(jié)構(gòu)的靜電感應(yīng)器件對應(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)則宜采用限場環(huán)與切斷環(huán)。試驗結(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)的限場環(huán)能有效提高阻斷電壓。 LD-SIT-0703版主要針對電力SITFI設(shè)計，在BSIT的研究基礎(chǔ)之上制定了SITH的工藝流程。數(shù)次的制管試驗結(jié)果，給出了正常特性所滿足的工藝條件，該結(jié)