硅基功率JBS/MPS肖特基整流器的研制

摘要

为拓宽硅基肖特基整流器在中高压和大功率器件领域的应用市场，新型的肖特基整流器（即结势垒肖特基整流器或混合 p in/肖特基整流器，简称为JBS/MPS整流器）结构被提出。这两种新型肖特基整流器分别将 p-n结或 p in结构和肖特基集成在一个芯片上。该种技术只在工艺上增加了一步光刻，大大降低了其制作成本，使得制备出的新型肖特基整流器具备高击穿电压、低漏电流、低阈值电压等优点，同时也具有很好的抗浪涌能力及较短的反应恢复时间。
　　根据10-20A/600V J BS肖特基整流管的研制项目的指标，从硅基J BS/MPS整流器的基本理论着手，详细讨论、计算和仿真模拟确定硅基JBS/MPS整流器的版图与参数，然后根据流片结果分析硅基JBS/MPS整流器的特性，具体工作如下：
　　（1）根据肖特基管的理论推导出JBS/MPS整流器的基本理论及该器件参数与其电特性的详细关系，发现电导调制效应对JBS/MPS整流器有很大的影响；
　　（2）通过流片实验，详细的研究了有源区结构、氧化层厚度、p+结的掺杂浓度、金属势垒对JBS/MPS整流器性能的影响，并根据讨论的结果和工艺条件提出在有源区中采用蜂窝状结构，以便能更大程度地提高JBS/MPS整流器的电特性及硅片的一致性。
　　（3）通过对JBS/MPS整流器的理论计算和S ilvaco软件模拟仿真最终得出采用多道场限环的终端结构可以在一定程度上提高器件的击穿电压，且在MPS整流器上采用TEOS-BPSG、多晶硅、SiO2多层钝化层和场限环相结合的终端结构。
　　综上工作，我们根据改进的版图（MPS版）进行流片、封装及测试，并对其电特性、温度特性进行了研究，结果表明：制备的MPS整流器电特性优良，一致性好。正向压降不大于1.2V的情况下，正向电流达到了10A；在正向压降不大于1.5V的情况下，正向电流达到20A；在反向漏电流不大于100μA情况下，反向击穿电压达到600V以上；随着环境温度的增加，MPS整流器的正向压降随温度的升高而不断降低，而其反向击穿电压则将不断增大。

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第一章 绪论

1. 1 引言

1.2 JBS/MPS整流器

1.3 JBS/MPS整流器的发展及意义

1. 4 本论文的主要研究工作

第二章 JBS/MPS 理论设计

2.1 JBS/MPS理论

2.2 JBS/MPS整流器有源区设计

2.3 JBS/MPS整流器的终端设计

2.4 本章小结

第三章 JBS/MPS 版图及工艺设计

3.1 JBS/MPS整流器的结构设计

3.2 JBS/MPS版图设计

3.3 JBS/MPS整流器的工艺设计

3.4 JBS/MPS整流器的封装

3.5 本章小结

第四章 JBS/MPS整流器实验分析

4.1 10A/400V JBS版图流片及试验分析

4.2 JBS整流器的流片及试验分析

4.3 MPS整流器的流片及试验分析

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

一、主要结论

二、展望

参考文献

在学期间参与课题与研究成果

致谢