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掺铂超快恢复二极管制备技术及特性的研究

作　者: 杨胜荣
导　师: 曾祥斌
学　校: 华中科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 超快恢复二极管铂掺杂少子寿命反向恢复时间正向压降
分类号: TN31
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

超快恢复二极管开关特性好,广泛应用于电力电子领域。提高硅PIN结构二极管开关速度的方法是在硅中引入复合中心,减小器件少子寿命。与掺金、电子辐照、离子辐照相比,除了正向压降与反向恢复时间折衷特性较差之外,铂是一种理想的复合中心。选用外延硅片制造超快恢复二极管,可以精确控制基区宽度,能够解决掺铂器件正向压降(VF)与反向恢复时间(Trr)折衷特性较差的问题。本文对超快恢复二极管的制造工艺进行了着重研究。成功地将固态硼扩散工艺中的热氧化步骤与推进步骤合并到一起,且没有降低扩散的均匀性,缩短了扩散周期,节约了成本;通过研究铂扩散温度及扩散时间与Trr的关系,发现900℃~940℃范围内调节铂扩散温度能够实现对Trr在20纳秒到100纳秒范围的控制;在氮化硅与硅之间增加多晶硅作为缓冲层可以解决氮化硅应力大,界面态密度大的缺点,使氮化硅成为良好的钝化层材料,能够用于超快恢复二极管的制造,并通过在氮化硅与玻璃之间低温淀积二氧化硅薄膜的方法解决了氮化硅-玻璃界面的气泡问题;与激光切割相比,刀片切割会对器件的电学性能产生不利影响,本文使用刀片从硅片背面切割方式能有效降低刀片切割过程中机械损伤,使器件切割后电学特性仍然良好。测试了各种不同规格的器件的电学参数,对器件的电学特性VF,Trr,IR,VBR等进行了分析研究。基区越窄的器件拥有越好的VF~Trr折衷特性;Trr的测量值不仅跟铂掺杂浓度有关,而且随芯片面积的增加而增加;VF随温度的上升而减小,Trr随温度的升高而升高;IR随温度上升剧烈升高,且Trr越小,IR越大。本文制造的超快恢复二极管的电学性能达到国际同类产品的水平,且工艺相对简单,可以应用生产。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-19
  1.1 概述  9-12
  1.2 少子寿命控制技术  12-15
  1.3 掺铂理论分析  15-19
2 SFRD理论及相关技术  19-31
  2.1 超快恢复二极管的结构和基本工作原理  19-21
  2.2 SFRD的主要性能参数  21-25
  2.3 SFRD电学参数温度特性  25-28
  2.4 电参数的测试  28-31
3 SFRD的制造工艺及研究  31-51
  3.1 SFRD的结构设计分析与讨论  31-33
  3.2 实验工艺  33-38
  3.3 实验研究  38-51
4 结果分析讨论  51-63
  4.1 正向压降与反向恢复时间的关系  51-53
  4.2 正向压降与结深的关系  53-55
  4.3 反向击穿电压与结深的关系  55-57
  4.4 反向恢复时间与芯片尺寸的关系  57-58
  4.5 反向恢复时间的温度特性  58-59
  4.6 正向压降的温度特性  59-61
  4.7 高温漏电流与反向恢复时间的关系  61-63
5 总结  63-64
致谢  64-66
参考文献  66-69

掺铂超快恢复二极管制备技术及特性的研究

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