GCT橫向變摻雜(VLD)結(jié)終端結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、集成門極換流晶閘管（IGCT）作為一個新型的電力半導(dǎo)體器件，廣泛的應(yīng)用于大功率領(lǐng)域。阻斷電壓及其穩(wěn)定性是衡量器件阻斷能力和可靠性的一個非常重要的標(biāo)志，為了提高GCT的阻斷電壓及其穩(wěn)定性和芯片利用率，需要對其結(jié)終端結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。本文以4.5kVGCT為例，提出了一種橫向變摻雜（VLD）結(jié)終端結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法。首先利用Sentaurus-TCAD仿真軟件，重點對VLD結(jié)終端結(jié)構(gòu)的耐壓機(jī)理及擊穿特性進(jìn)行研究，提取合適的終端結(jié)構(gòu)參數(shù)，其次對比

2、分析了鈍化層中的電荷對器件擊穿特性的影響，最后對GCT VLD結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵制作工藝進(jìn)行了分析。主要研究內(nèi)容如下：
　　第一，分析了VLD的結(jié)構(gòu)特點及傳統(tǒng)設(shè)計思路，提出了一種更為簡便的終端掩模設(shè)計方法。采用此方法設(shè)計了一款GCT終端結(jié)構(gòu)，并采用Sentaurus-TCAD軟件進(jìn)行了仿真驗證。結(jié)果表明，VLD結(jié)構(gòu)在耐壓效率、穩(wěn)定性及終端尺寸方面均優(yōu)于傳統(tǒng)的臺面斜角終端及普通的場限環(huán)終端結(jié)構(gòu)，并對終端結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。
　　第

3、二，研究了VLD終端結(jié)構(gòu)的鈍化膜。分析了鈍化層中固定電荷對擊穿電場強(qiáng)度分布及擊穿電壓的影響。結(jié)果表明，鈍化層中固定電荷的極性（正、負(fù)）及密度Qss的大小對終端擊穿特性有很大的影響，并且當(dāng)其中固定電荷密度大于1×109cm-2時不適用于VLD結(jié)終端結(jié)構(gòu)。
　　第三，研究了GCT VLD的關(guān)鍵工藝。根據(jù)優(yōu)化設(shè)計的VLD掩模參數(shù)，通過工藝仿真給出的VLD摻雜剖面具體的工藝實施方案，并對GCT VLD結(jié)構(gòu)的阻斷特性進(jìn)行了仿真驗證，結(jié)果驗證