采用镓铝双质掺杂制造快速晶闸管

介绍了采用镓铝双质掺杂制造快速晶闸管的设计要点和关键工艺。根据器件的特性要求,优化设计了基区结构参数和门极-阴极图形,采用了高级交叉指状辅助门极结构,合理确定了短路发射极的尺寸及分布形式。采用固态源闭管式扩散工艺,镓铝双质掺杂一次连续完成,扩散参数具有良好的均匀性和重复性,获得了较理想的杂质浓度分布,并采用12 MeV电子辐照技术控制少子寿命。研究了镓铝双质掺杂对快速晶闸管参数的影响,分析和讨论了器件特性得到改善的原理。研究结果表明,采用该掺杂技术制造的快速晶闸管,电气参数的一致性明显提高,综合性能明显改善,具有良好的阻断特性、门极特性和动态特性。

镓铝双质掺杂提高晶闸管性能的机理研究

依据Ga,A1在Si和SiO2中的扩散行为和特性,采用SiO2/Si系统,利用磁控装置精确控制Ga掺杂量,实现镓铝双质掺杂在同一扩散炉中经一次高温连续完成.该项掺杂技术能实现Si中的高均匀掺杂,扩散参数具有良好的重复性和一致性,可获得较理想的杂质浓度分布.Ga,Al与Si的共价半径相接近,高温后又采取缓慢降温等措施,能明显减少晶格缺陷,提高少子寿命,降低压降.研究了受主双质掺杂与晶闸管参数之间的关系,并对镓铝双质掺杂提高晶闸管性能的机理进行了深入的分析与讨论.研究表明,镓铝双质受主掺杂有利于提高晶闸管的耐压水平和浪涌能力,能明显改善电流特性、触发特性和动态特性,优于其他受主掺杂技术.

镓铝双质掺杂在制造快速晶闸管中的应用研究

采用开管式Al乳胶源涂布与气相Ga相结合的技术,实现了镓铝双质在n型Si中的均匀掺杂,得到了p型半导体.研究了镓铝双质掺杂的方法及其与器件性能的关系,并讨论了机理.利用扩展电阻法、四探针和晶闸管测试仪等手段,测试了镓铝扩散Si片的杂质分布规律、薄层电阻RS及快速晶闸管的多项参数.利用该技术制造的快速晶闸管的关断时间toff为31.2—38.6μs,开通时间ton为4.6—5.9μs,通态峰值压降VTM为1.9—2.1V.实验和试用表明,该掺杂技术能明显提高器件的综合性能、电参数一致性和成品率,为制造快速晶闸管提供了一种可行的受主双质掺杂新工艺.

快速晶闸管通态特性的改善

从协调快速晶闸管主要参数之间矛盾关系、降低功率损耗以及并联均流应用等方面,论述了改善快速晶闸管通态特性的重要意义。在影响晶闸管通态压降的主要因素中,着重分析了提高晶闸管j3结的注入比降低通态压降的机理。为获得比较理想的杂质浓度分布,增大j3结两侧杂质浓度的比值,在快速晶闸管的制造中,p型扩散工艺采用了固态源闭管式镓铝双质掺杂技术。研究结果表明:采用该技术制造的快速晶闸管,通态基本特性参数具有较好的一致性,通态压降明显降低,通态特性明显改善,关断时间与通态压降的关系也得到了合理的协调,提高了器件的综合电气性能。