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铂扩散快恢复二极管的研究

作　者: 孙树梅
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: 铂扩散快恢复二极管反向恢复时间trr 正向压降V_F 漏电流I_R
分类号: TN313
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

近年来,随着电力电子技术的发展,快恢复二极管在开关电源等电路中得到越来越广泛的应用。在快恢复二极管的制造中,减小器件少子寿命,提高器件开关速度的方法是在器件内部引入复合中心。用铂扩散的方法来减少反向恢复时间t_rr,这无论从铂的能级理论上分析,还是从寿命理论上分析都有其可行性。另外,采用铂扩散工艺成本较低,适合大批量生产。本文从理论方面阐述了铂扩散控制少子寿命的可行性。本文对铂扩散快恢复二极管的各项参数特性以及测试原理进行了较为详细的介绍。对于铂扩散快恢复二极管工艺方面,本文对几个关键的步骤进行了研究。首先,通过调整铂扩散的时间和温度达到有效控制反向恢复时间t_rr的目的,使t_rr控制在80ns到500ns之间;其次,从减小器件反向漏电流I_R方面着手,对LPCVD淀积氮化硅膜系统进行了优化,使器件的反向漏电流I_R控制在纳安级;再次,对玻璃钝化工艺进行了优化,有效解决了氮化硅薄膜与玻璃钝化层之间的气泡问题;最后,从改善t_rr的均匀性与稳定性入手,通过分组实验不同型号的玻璃粉,最终确定了美国FERRO公司型号为IP760的玻璃粉是较为适合快恢复二极管钝化工艺材料。本文通过一系列的实验对铂扩散二极管的特性进行了研究,分析了铂扩散二极管的反向恢复时间t_rr,正向压降V_F以及漏电流I_R等参数之间的关系,并分析了反向恢复时间t_rr和V_F温度特性。经过一系列实验研究得到了t_rr与V_F之间的理想折衷:t_rr在80～500 ns之间,V_F控制在0.9～1.3 V之间。不但使t_rr与V_F的折衷有了较大的改善,而且在材料上采用了成本较低的直拉单晶硅片代替成本较高的外延硅片。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-17
  1.1 快恢复二极管概述  8-13
  1.2 铂扩散分析  13-17
2 测试原理及方法  17-29
  2.1 反向恢复时间 t_(rr)的测试原理及方法  17-20
  2.2 正向压降VF  20-21
  2.3 反向漏电流IR  21-22
  2.4 温度特性测试  22-26
  2.5 主要实验设备  26-29
3 实验研究  29-39
  3.1 材料选择及结构设计  29-30
  3.2 样品制备  30
  3.3 关键工艺分析  30-33
  3.4 工艺因素的研究以及优化  33-39
4 结果分析与讨论  39-47
  4.1 V_F-t_(rr)折衷性能分析  39-42
  4.2 t_(rr)的温度特性  42-43
  4.3 V_F 的温度特性  43-45
  4.4 t_(rr)与高温反向漏电流的关系  45-47
5 总结  47-49
致谢  49-51
参考文献  51-56
附录攻读硕士学位期间发表的论文  56

铂扩散快恢复二极管的研究

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