半超结快恢复功率二极管的工艺特性研究

摘要

半超结快恢复功率二极管是在超结快恢复功率二极管的基础上加入底端辅助层来实现的。由于底端辅助层的加入，半超结二极管的反向恢复软度因子和耐压较超结二极管均相应的提升，同时更好的减小了器件的导通电阻和反向恢复时间。底端辅助层的加入在提升了器件特性的情况下大大的减小了超结部分的工艺制作难度。半超结快恢复功率二极管的电学特性很大程度上取决于其工艺制作，因而，研究其工艺过程对于优化器件结构和性能有着很大的意义。
　　本文分析了半超结快恢复功率二极管的结构特点和工作原理，重点研究其制作工艺，并用ISE-TCAD软件对器件的制造工艺进行了模拟仿真，通过优化最终给出了半超结快恢复功率二极管的工艺参数和实施步骤方案。
　　首先，确定了半超结快恢复功率二极管的结构尺寸和工艺参数，对器件的工艺参数进行了理论分析，并主要分析了各个区域掺杂浓度和结构尺寸对器件的动态特性和静态特性的影响。
　　其次，通过ISE-TCAD软件对器件的制造工艺进行了设计模拟，重点分析了超结部分制作工艺的难点和改善办法。同时对比器件的工艺参数，如改变器件的外延厚度、退火时间、离子注入剂量及浓度等工艺参数，来仿真器件的反向恢复特性、反向阻断特性和正向导通特性。并通过这三种特性调整工艺参数，优化器件结构，使半超结快恢复功率二极管的各项参数得到均衡。
　　最后，通过对器件工艺的理论分析和特性对比，提取出器件的最优工艺参数，分析并总结了工艺流程中的主要难度，最终确定了硅结构半超结快恢复功率二极管的工艺参数和实施方案。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 超结器件研究背景与意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 国外发展状况

1．2．2 国内发展状况

1．3 超结工艺技术的发展

1．4 本论文主要内容

2 半超结快恢复功率二极管的结构和工作原理

2．1 超结快恢复功率二极管

2．1．1 器件的结构特征

2．1．2 静态工作机理

2．1．3 动态工作原理

2．2 半超结快恢复功率二极管

2．2．1 器件结构特征

2．2．2 静态工作机理

2．2．3 动态工作原理

2．3 器件主要特性参数讨论

2．4 本章小结

3 半超结快恢复功率二极管的工艺流程

3．1 设计思路

3．1．1 器件工艺流程设计

3．1．2 工艺目标参数

3．2 单步工艺模拟

3．2．1 阴极区和BAL层模拟结果

3．2．2 超结部分模拟结果

3．2．3 阳极区模拟分析

3．3 整体工艺模拟结果研究

3．3．1 设计考虑

3．3．2 整体模拟结果分析

3．3．3 最终工艺参数和实施方案的确定

3．4 本章小结

4 工艺结果的仿真验证

4．1 静态特性

4．1．1 阻断电压分析

4．1．2 导通电阻分析

4．2 动态特性

4．2．1 反向恢复峰值电压电流分析

4．2．2 反向恢复电荷分析

4．2．3 软度因子验证

4．2．4 反向恢复时间验证

4．3 本章小结

5 总结

5．1 结论

5．2 后期工作设想

致谢

参考文献