波状p基区IEC-GCT制造工艺研究

波状基区结构是一种电力半导体器件的最新高功率制造技术,在p基区中引入该结构可以改善IEC-GCT的RBSOA特性与门极开关均匀性。提出该器件的工艺制造方案,数值模拟结果表明建议方案可行,所得器件结构参数符合目标要求。模拟并分析了门极挖槽工艺对波状基区形状的影响及铝杂质扩散对阳极结构的影响,挖槽工艺顺序和挖槽深度对阴极掩蔽效果有显著影响,而建议方案可避免A l杂质在阳极扩散导致的连通现象。

P基区结构对GCT通态特性的影响

介绍了非对称型门极换流晶闸管的P基区结构.在建立门极换流晶闸管器件模型基础上,利用MEDICI软件分析了P基区结构对门极换流晶闸管通态特性的影响.模拟结果表明,P基区的掺杂浓度和宽度对门极换流晶闸管通态压降有着重要的影响.通过调节P基区的浓度和宽度,可以有效地改善门极换流晶闸管的通态特性.

一种具有延伸浮空P基区结构的CSTBT器件特性分析及关键参数优化

随着功率半导体器件的不断发展和广泛应用,绝缘栅双极晶体管(insulate gate bipolar transistor,IGBT)的优越性能使其成为高压直流、光伏逆变等领域最理想的开关器件。如何在降低IGBT通态压降、工作损耗、开关损耗的同时提高器件阻断电压,提升器件工作效率,对环境保护和节能减排具有重要意义。对浮空P基区沟槽栅型双极晶体管(floating p-base carrier stored trench-gate bipolar transistor,FP CSTBT)的P基区进行了延伸,提出了一种具有延伸浮空P基区结构的CSTBT (extend FP CSTBT,EFP CSTBT)。该结构采用精细化沟槽栅、场截止层和电子注入增强等技术降低器件的导通压降,从而提升器件的阻断电压。在相同参数条件下,将EFP CSTBT与传统的CSTBT和FP CSTBT的性能进行了对比分析,结果表明新器件具有更高的阻断电压。分别对FP CSTBT的P基区的掺杂浓度和深度、N型CS层掺杂浓度和厚度、虚拟栅极深度等关键参数进行了仿真与分析,获得了最佳参数。结果表明,EFP CSTBT的通态压降和工作损耗低于CSTBT,阻断电压高于CSTBT和FPCSTBT,有良好的静态特性,具有较好的应用推广价值。

3kV非对称型GCT的p基区结构的设计及其优化

介绍了非对称型门极换流晶闸管的基本结构和工作原理。在建立3 kV非对称型门极换流晶闸管结构模型的基础上,利用MEDICI软件对GCT正向Ⅰ—Ⅴ特性进行了模拟,在综合考虑通态特性和阻断特性的条件下,得到了3 kV非对称型GCT的p基区结构的最佳设计参数。

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。

脉冲开关用6英寸高di/dt晶闸管的研制

针对脉冲开关用晶闸管对di/dt耐量的高要求,阐述了晶闸管的导通过程和di/dt的失效机理。通过选用适当的硅单晶参数,调整P基区浓度分布,优化门极图形,采用双负角造型工艺,设计并试制出6英寸脉冲开关用晶闸管。该晶闸管的脉冲峰值电流可达300 kA,di/dt耐量超过3 000 A/μs,试验表明其具有良好的稳定性和可靠性。