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超低漏电超快恢复二极管寿命控制新技术研究

作　者: 谢书珊
导　师: 亢宝位
学　校: 北京工业大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 功率快恢复二极管电子辐照局域铂掺杂反向恢复时间反向漏电流
分类号: TN313.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 181次
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内容摘要

高压功率快恢复二极管(以下简称FRD)广泛地应用于电力电子电路中,作为续流二极管与三端功率器件并联使用,是现代电力电子技术中的关键器件。围绕着如何减下FRD的反向恢复时间、提高综合性能,国际功率半导体器件领域进行了广泛的探讨,热点集中在了器件结构设计和寿命控制等技术上,其中又以寿命控制技术为为主要焦点。在利用寿命控制技术减小FRD反向恢复时间的研究中,局域寿命控制技术以其良好的轴向局域掺杂优势(相对于整体寿命控制技术)备受关注。本课题研究提出了新型的局域铂掺杂技术和电子辐照技术相结合的寿命控制技术,以期改善FRD的综合性能。局域铂掺杂的实现方法是利用氢离子辐照感生空位缺陷汲取铂原子,局域铂掺杂的位置和浓度要受到氢离子辐照能量和剂量的限制,同时形成的局域铂掺杂也具有一定的宽度。这样就将氢离子辐照的局域优势与铂能级位置的优势结合起来。电子辐照技术,广泛应用于半导体器件的制造中,本课题用来进一步降低反向恢复时间。本论文作者通过仿真测试,验证了课题研究的理论设想,并设计制作了具有低阳极发射效率结构的高压功率FRD,利用局域铂掺杂和电子辐照相结合的寿命控制方式,实现器件反向恢复时间的极大减小,并且反向漏电流、软度因子、正向压降等关键参数也较理想,且具有极佳的漏电温度特性,达到器件综合性能的优良折衷,达到国际先进水平。这对于我国功率半导体器件领域的研究与发展具有着重要的理论意义和实际意义。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-12
  1.1 功率半导体器件简介  8-9
  1.2 课题研究的背景  9-10
  1.3 功率P-i-N 二极管的研究现状  10-11
  1.4 本文研究内容和研究意义  11-12
第2章功率 P-i-N 二极管及其制造技术  12-27
  2.1 现代功率 P-i-N 二极管简介  12-20
    2.1.1 现代功率P-i-N 二极管的结构和基本工作原理  12-14
    2.1.2 现代功率P-i-N 二极管的主要性能参数  14-19
    2.1.3 现代功率P-i-N 二极管的性能要求  19-20
  2.2 漂移区控制技术的提出与基本原理  20-23
  2.3 阳极发射效率控制技术的提出与基本原理  23-24
  2.4 终端技术  24-25
  2.5 本章小结  25-27
第3章新型局域铂掺杂结合电子辐照寿命控制技术理论及仿真研究  27-48
  3.1 寿命控制的基本理论  27-30
  3.2 现有寿命控制技术简介  30-38
    3.2.1 整体寿命控制技术  30-33
    3.2.2 局域寿命控制技术  33-38
  3.3 新型局域铂掺杂结合电子辐照寿命控制技术的仿真研究  38-46
    3.3.1 仿真理论研究  39-40
    3.3.2 器件仿真研究  40-46
  3.4 本章小结  46-48
第4章制造FRD的实验研究  48-67
  4.1 实验构想的提出  48
  4.2 实验样管的结构设计  48-53
    4.2.1 实验样管阳极设计  49
    4.2.2 实验样管漂移区设计  49-50
    4.2.3 局域铂掺杂寿命控制技术设计  50-51
    4.2.4 终端结构的设计  51-52
    4.2.5 实验样管背金工艺方法  52
    4.2.6 实验样管结构的工艺仿真  52-53
  4.3 实验样管的制造  53-65
    4.3.1 实验样管的编号  53
    4.3.2 实验样管的制造流程图  53-57
    4.3.3 实验样管的管芯照片及扩展电阻测试结果  57-58
    4.3.4 电子辐照前实验样管的电参数测试结果  58-61
    4.3.5 电子辐照后实验样管的电参数测试  61-65
  4.4 后仿真  65-66
  4.5 本章小结  66-67
结论  67-69
参考文献  69-73
攻读硕士学位期间发表的论文  73-74
致谢  74

超低漏电超快恢复二极管寿命控制新技术研究

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