一种改进大功率双向晶闸管换向能力的方法

摘要

本发明是一种用12meV电子辐照提高大功率双向晶闸管换向能力的方法。通过三种不同方式的辐照和辐照后的退火工艺，来实现器件全面参数的最佳化，这一新工艺可使双向晶闸管的成品率明显提高，将会创造一定的经济效益。

说明书

本发明是用12Mev电子辐照来提高大功率双向晶闸管换向能力的方法。

近几年来，用电子辐照替代扩金、扩铂等重金属杂质扩散来减小器件少子寿命的方法越来越受到人们的重视。国内、外多把这一技术应用到快速晶闸管、高频晶闸管、GTO等快速开关器件的生产上，也有人用低能（小于3Mev）的电子来照射双向晶闸管的隔离区，以提高器件的换向能力。Carlson等人对扩金、扩铂、不同能量的电子辐照、γ辐照的器件的性能进行了比较，指出全面衡量各参数，经过12Mev电子辐照的器件具有最佳的性能。

本发明的目的在于用12Mev电子辐照来精确控制双向晶闸管的少子寿命，并对辐照后的器件进行退火处理，从而获得双向晶闸管全面参数最佳化。

本发明是用三种不同的辐照方式，即全域辐照、隔离区辐照和门极区辐照，来控制相应部位的少子寿命。全域辐照是将器件完全暴露在电子束之下，使电子束能够照射到器件的每一部分;隔离区辐照是将器件的其它部分掩蔽，只对隔离区进行照射;门极区辐照是只对门极区进行照射。器件经过这三种方式照射后，具有以下共同特点：①换向dv/dt、di/dt耐量提高。就其效果而言，全域辐照最显著，隔离区辐照次之，门极区辐照略差于隔离区辐照。②正、反向阻断电压增大，漏电流减小。③通态峰值压降有所增加。全域辐照变化明显，隔离区辐照稍有变化，门极区辐照则几乎不变。④触发电流，尤其是Ⅲ_-触发电流增加较明显。同样是全域辐照变化最大，而门极区辐照变化最小（见下表所示）。另外，对全域辐照而言，因为器件的少子寿命处处减小，因此，关断时间短，既使在较高的频率情况下工作，其换向能力也较高。在上述4个特点中，后两点对器件参数不利，但经过退火处理后，这两项参数将有所恢复。

表：200A双向晶闸管在辐照前、后各参数的平均变化值

＊注：Ⅰ_DS、Ⅰ_RS为平均值，“-”号表示减小。

对双向晶闸管进行12Mev电子辐照，并在辐照后进行退火处理，可以明显地提高器件的换向能力，改善器件的阻断特性，从而使器件全面参数实现最佳化。因此，采用这一新工艺，可使器件的成品率明显提高，将会创造一定的经济效益。

实现本发明的最好方式：①在辐照前对器件各参数进行全面测试。②根据测试得到的参数值来选择适当的辐照方式和辐照剂量。例如，对Ⅲ_-触发电流小，而换向能力很差的器件，若通态压降也不大，则可以采用全域辐照。但是，如果Ⅲ_-触发电流较大，且通态压降也较大，则要采用隔离区辐照或门极区辐照。③掩蔽物用10mm的铅块。④在真空条件下，200℃退火2小时，可使器件稳定工作。