SDB／MCT新型功率器件的研究

本文探讨了新型功率器件ＭＣＴ（ＭＯＳ控制晶闸管）的电参数设计和工艺设计，通过计算机模拟，采用ＳＤＢ（硅片直接键合）材料，在实验室制成了ＮＭＣＴ样品。测试结果表明，在－１２Ｖ的栅偏压下能在５μｓ内关断４２Ａ／ｃｍ２的阳极电流。

新型功率器件MCT的计算机模拟

采用了合理的物理模犁和精确的数值解法，对ＭＣＴ进行了一维数值求解，得到了器件内部载流子分布和电场分布以及外部端特性。这些结果对ＭＣＴ的优化设计具有实际指导意义。

硅直接键合(SDB)技术在新型电力电子器件应用中的新进展

综述了硅直接键合(SDB)技术在绝缘栅双极晶体管(IGBT)、静电感应晶闸管(SITH)及MOS控制可关断晶闸管(MTO)等器件中的新应用,说明了SDB技术在新型电力电子器件应用中的新方法和新思路。在此基础上,提出了用SDB技术制作集成门极换流晶闸管(IGCT)和集成门极双晶体管(IGDT)的设想,并给出了相应的工艺方案。

低导通压降MOS控制晶闸管的研制

基于6英寸(1英寸≈2.54 cm)半导体工艺平台研制了一款低导通压降的MOS控制晶闸管(MCT)。通过对MCT正向阻断状态和导通状态的理论分析,阐述p基区结构参数影响正向阻断特性和导通特性的机理。采用Silvaco TCAD软件建立静态特性模型并进行p基区结构参数仿真设计,得到最优掺杂浓度和厚度。结合仿真结果指导工艺参数优化制备MCT芯片,并对封装后器件性能进行了测试。测试结果表明,优化后器件正向阻断电压超过1600 V,脉冲峰值阳极电流为3640 A,导通压降在满足2.0 V设计值的基础上降低至1.7 V,正向阻断特性和导通特性均得到提高。

金属氧化物半导体控制晶闸管的di/dt优化

金属氧化物半导体控制晶闸管（MCT）相比于绝缘栅双极型晶体管（IGBT）具有高电流密度、低导通压降和快速开启等优势,在高压脉冲功率领域具有广阔的应用前景。作为脉冲功率开关,MCT开启过程对输出脉冲信号质量有很大影响。采用理论分析并结合仿真优化重点研究了MCT开启瞬态特性。通过对MCT开启过程进行详细地理论分析推导,给出了MCT开启过程中阳极电流和上升时间的表达式。结合Sentaurus TCAD仿真优化,将MCT开启过程中电流上升速率（di/dt）由40 kA/s提升至80 kA/s,极大地改善了器件开启瞬态特性。最后,总结提出了提高器件开启瞬间di/dt的设计途径。

大功率硅-硅直接键合静电感应晶闸管的研制

文章提出了用硅硅直接键合(SDB)工艺替代静电感应晶闸管(SITH)中的二次外延,有效地提高了栅阴极击穿电压,增强了通过栅极正向阻断阳极电压的能力。对键合过程中硅硅界面进行了研究,提出了提高界面质量的工艺措施;同时,给出了控制栅阴极击穿电压一致性的方法。对采用此方法制成的SITH的IV特性进行了测量,并给出了实际测试结果。

电力电子器件的新发展

本文概述了基于大规模集成电路制造工艺发展起来的各种新型功率器件的结构、性能水平以及今后的发展趋势,重点是场控器件。