门极换向晶闸管阳极透过率的优化设计

采用数值模拟方法研究了缓冲层和透明阳极的结构参数对阳极透过率的影响.结果表明:透明阳极在较小的电流密度情况下具有较低的透过率,随着电流密度的增大透过率显著提高,即透明阳极的透过率依赖于阳极的电流密度;降低透明发射极或提高缓冲层掺杂水平,透过率也会提高;减小阳极的结深,透过率也会提高.因此,可以通过恰当地选择缓冲层和透明阳极的结构参数来调整阳极透过率,使之达到期望值,进而提高器件的关断性能.     

集成门极换向型晶闸管透明阳极的数值模拟

分析了集成门极换向型晶闸管（IGCT）的透明阳极相对于传统阳极的特点,并进行了数值模拟,利用有限差分法求解电子电流密度方程、空穴电流密度方程、载流子连续性方程和泊松方程的联立方程组,得了透明阳极的发射效率随电子电流密度增大而增大的变化关系,透明阳极的种特点使得IGCT在大电流关断时能够迅速地排出过剩的载流子,保证了关断时的均匀性,简化甚至消除了吸收电路,使得IGCT在中电压、大功率场合具有广泛的用途。     

非对称型门极换流晶闸管阻断特性的设计与优化

分析了非对称型门极换流晶闸管(GCT)的结构和工作原理,提出了阻断特性的设计方法,并依此建立了非对称型GCT的结构模型;利用MEDICI软件对其正向IV特性和电场分布进行了模拟,分析了穿通型耐压结构的击穿机理,证实了设计的合理性;另外通过对GCT结构参数的优化,指出当n缓冲层的浓度为5×1016cm-3时,可获得比较理想的阻断特性。     

集成门极换流晶闸管驱动电路的研究

根据集成门极换流晶闸管驱动电路基本逻辑功能的要求，提出应用电子设计自动化技术和复杂可编程逻辑器件芯片实现高可靠性、单片化、灵活设计的方案，设计出一种采用了硬驱动和集成门极技术的集成门极换流晶闸管门极驱动电路．该电路具有结构简单，开关速度快，可靠性高，增加保护电路和测试电路方便等优点．电路仿真结果表明，开通时门极电流可在2μs内迅速达到200A左右，关断时电流门极电流可在4μs内抽取400A左右，符合集成门极换流晶闸管开通和关断时的特性要求．     

非对称型集成门极换流晶闸管(IGCT)在PISCES-2ET软件平台上器件模拟

运用PISCES-2ET软件对非对称型集成门极换流晶闸管进行器件模拟,给出了器件的杂质浓度、电子和空穴浓度和电势的二维和三维分布;通过模拟结果来验证设计是否合理,对下一步设计器件的物理参数和结构参数起到指导作用。     

基于TCAD的门极换流晶闸管的研究

文章基于ISE公司的半导体仿真软件TCAD系列软件对GCT进行了模拟,通过建立的GCT模型,研究了透明阳极结构和栅极数目对通态特性的影响。模拟结果表明,透明阳极中的杂质总量是决定GCT的通态压降的关键因素,杂质总量越多,通态压降越低。研究成果对GCT器件的设计和制造具有重要的参考价值。     

超薄MoN扩散阻挡层的扩散阻挡性能分析

采用磁控溅射法,制备了超薄MoN扩散阻挡层,并对Cu/MoN/Si体系进行真空退火。用四点探针(FPP)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)进行薄膜电性能和微结构表征。分析结果表明,MoN作为Cu扩散阻挡层结构具有良好的热稳定性,失效温度达到600℃,明显优于Mo扩散阻挡层。     

门极换向晶闸管的纵向结构研究

基于对影响门极换向晶闸管(GCT)阻断能力的限制因素的理论分析，对其N基区的宽度进行了计算．结果表明，在同等耐压下，GCT所采用的硅片厚度较传统门极可关断晶闸管减薄约1／3．利用二维工艺模拟器对器件进行了二维工艺模拟，并对器件的纵向结构参数进行了优化．采用湿法腐蚀工艺实现了门极和阴极的隔离结构，实验结果表明：当腐蚀的深度大于20μm后，由于腐蚀反应生成的副产物阻止了腐蚀液与硅表面充分接触，使得腐蚀反应速率下降，且横向腐蚀宽度与纵向腐蚀深度的比值约为0．8，此结论也为GCT的横向参数设计提供了重要的依据．     

梯度α-Ta(N)/TaN扩散阻挡层的微结构与热稳性定

本文提出了一种梯度氮化法制备出低阻、高稳定性的αTa(N)/TaN双层Cu扩散阻挡层,该方法有效地避免了异质元素的引入和高N含量导致的高电阻率.用四点探针(FPP)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)进行薄膜电性能和微结构的表征.分析结果表明,梯度氮化工艺能调控金属Ta膜的相结构,从而获得低阻αTa(N)/TaN双层Cu扩散阻挡层结构.高温老化退火的实验结果进一步证明此结构具有高的热稳定性,失效温度高达800 ℃.     

提高高频晶闸管di/dt耐量的研究

为提高高频晶闸管的动态指标和高频性能，通过实验分析和理论推导，研究了工艺参数和设计参数对高频晶闸管ｄｉ／ｄｔ耐量的影响。实验结果表明：较低的一扩浓度，较薄的基区宽度以及用高能电子辐照控制少子寿命，有利于提高ｄｉ／ｄｔ耐量。通过对相同工艺三种不同阴极图形的８００Ａ、１０ｋＨｚ高频晶闸管ｄｉ／ｄｔ的研究，论证了合理确定辅助晶闸管面积对提高ｄｉ／ｄｔ的重要性，并指出，在大面积高频晶闸管中设计二级放大门极，有利于提高ｄｉ／ｄｔ耐量。     

非对称型GCT缓冲层的特性分析

通过分析非对称型门极换流晶闸管缓冲层的特性,提出了缓冲层结构的设计方法,根据该设计方法建立了门极换流晶闸管的结构模型,利用MEDICI软件对缓冲层的特性进行了模拟.模拟结果表明,引入缓冲层的GCT结构能够很好地调节阻断特性和通态特性,使GCT的综合特性得以优化.     

绝缘栅控PIN二极管型晶闸管的研究

设计了一种新颖的绝缘栅控ＰＩＮ二极管型晶闸管（ＩＧＰＤＴ）．此结构绝缘栅ＰＩＮ二极管被用来有效地控制晶闸管的开启及关断．通过二维数值模拟研究了ＩＧ－ＰＤＴ的通导特性及开关特性．结果显示ＩＧＰＤＴ有与槽栅基区电阻控制晶闸管（ＴＢＲＴ）类似的导通特性,其栅控电流关断能力达几百Ａ／ｃｍ２,且电阻负载的开关速度是ＴＢＲＴ的三倍多．     

高k栅介质SOI应变硅肖特基源漏MOSFET漏致势垒降低效应研究

高k栅介质SOI应变硅肖特基源漏MOSFET结合了应变硅工程、高k栅介质、SOI结构和肖特基源漏四者的优点,是一种实现小尺寸MOSFET的潜力器件.通过求解二维泊松方程建立了该结构的阈值电压模型,模型中考虑了镜像力势垒和小尺寸量子化效应对源漏极的电子本征肖特基势垒高度的影响,在阈值电压模型基础上获得了漏致势垒降低模型.从文献中提取漏致势垒降低的实验数据与模型进行对比,验证了其正确性,随后在此基础上讨论分析了漏致势垒降低和各项参数的变化关系.结果表明,漏致势垒降低随应变硅层厚度的变厚、沟道掺杂浓度的提高和锗组分的增大而增大,随沟道长度的变长、栅介质介电常数的增大、电子本征肖特基势垒高度的提高和漏源电压的增大而减小.适当调节模型参数,该结构可很好的抑制漏致势垒降低效应,对高k栅介质SOI应变硅肖特基源漏MOSFET器件以及电路设计具有一定的参考价值.     

高k栅介质SOI应变硅肖特基源漏MOSFET漏致势垒降低效应研究

高k栅介质SOI应变硅肖特基源漏MOSFET结合了应变硅工程、高k栅介质、SOI结构和肖特基源漏四者的优点,是一种实现小尺寸MOSFET的潜力器件.通过求解二维泊松方程建立了该结构的阈值电压模型,模型中考虑了镜像力势垒和小尺寸量子化效应对源漏极的电子本征肖特基势垒高度的影响,在阈值电压模型基础上获得了漏致势垒降低模型.从文献中提取漏致势垒降低的实验数据与模型进行对比,验证了其正确性,随后在此基础上讨论分析了漏致势垒降低和各项参数的变化关系.结果表明,漏致势垒降低随应变硅层厚度的变厚、沟道掺杂浓度的提高和锗组分的增大而增大,随沟道长度的变长、栅介质介电常数的增大、电子本征肖特基势垒高度的提高和漏源电压的增大而减小.适当调节模型参数,该结构可很好的抑制漏致势垒降低效应,对高k栅介质SOI应变硅肖特基源漏MOSFET器件以及电路设计具有一定的参考价值.     

用LSCo作扩散障碍层的极限电流型氧传感器

采用简单工艺,制备出以8%Y2O3(摩尔分数)稳定的ZrO2为固体电解质,La0.8Sr0.2CoO3混合导体材料为扩散障碍层的极限电流型氧传感器.该传感器能够很好地给出全范围空燃比的极限电流平台,与小孔或多孔极限电流型传感器相比,具有结构简单、响应快、工作可靠、成本低廉等优点.