有机硅化合物-金属氧化物绝缘保护材料在制造高压晶闸管中的应用研究.pdfVIP

第57卷第1期2008年1月 物 理学报 1000．329012008157(01)／0576．05ACTAPHYSICASINICA @2008 Chin．Phys．Soe． 有机硅化合物．金属氧化物绝缘保护材料在 制造高压晶闸管中的应用研究* 刘秀喜+ 王公堂 (山东师范大学物理与电子科学学院．济南250014) (2007年4月28Et收到；2007年5月29日收到修改稿) 采用高纯有机硅化合物和金属氧化物，按比例均匀混合制成糨状材料，涂敷于器件台表面。用于半导体p-n结 表面特性的控制和保护．固化后该材料在室温下的体电阻率大于7．5x10”n·cm，介电常数为4．7，击穿电压高于16 kV／mm．该材料用于KIL00型晶闸管表面保护，能明显改善器件的表面特性、减少漏电流和提高耐压水平，并对提高 器件性能的机理进行了研究． 关键词：绝缘保护材料，性能，晶闸管，机理 PACC：7850E，7960C，8140 表示)组成的绝缘保护材料(简称为SM材料)．该材 1．引 言 料经性能检测，各项技术指标均达到晶闸管制造要 求，用于KP500型晶闸管表面保护，能明显减少漏电 目前，半导体器件常用的有机保护材料主要有 流，提高电击穿特性，产品合格率和优品率有显著 硅漆、硅橡胶和聚酰亚胺等，这些材料虽在低压器件 提高． 保护上具有某些优点，但用于高压器件表面保护，漏 电流较大、稳定性和可靠性较差…．随着国民经济的 2．SM材料的研制 迅速发展，电力电子装置对器件的质量提出更严格 的要求．为了保证器件能长期稳定可靠地工作，需要 原材料的选取：I)选取高纯液态有机硅化合 提高器件的耐压水平和高温特性．要达到这一目的， 物，要求其含杂质离子极少，具有优良的电性能(绝 除器件制造设计和严格管芯加工工艺之外，关键是 缘电阻大、击穿强度高、介质损耗小)，与硅黏附力 表面特性的控制和保护材料的制备．半导体P．n结 强，透气性小．2)选取颗粒小(“m级)、具有负电荷 表面易吸附杂质和电荷，将显著地改变半导体内表 面附近一薄层的能带结构，从而影响表面的电特性． 它能显著地改善表面电场，减少漏电流，提高耐压水 P．n结和表面造型确定后，如何控制和限制半导体 平．3)要求上述两种材料耐热性好、能防潮、防腐蚀， 表面特性，使表面由可变态达到稳定态是非常重要 具有良好的化学稳定性． 的．因KP500型晶闸管具有高压大电流特性，需要高 制备方法：在洁净环境条件下，按重量比1：3— 性能的绝缘保护材料，对材料有严格要求，要求保护 1：8的比例，将金属氧化物与有机硅化合物混合，再 材料具有高的介电常数，良好的绝缘性能乜1，含有极 采用物理手段，将它制成均匀的糊状物．该材料在制 少的金属离子(如K，Na等)，有很好的钝化保护作备过程中，所用器皿和用具，均进行严格清洗处理， 用．根据上述要求，开展了高压器件表面绝缘保护材 充分烘干．实验表明，金属氧化物掺量太少，钝化效 料的研究，经大量实验、工艺论证及应用，研制了一 果差，若掺量太多，则影响材料与硅的黏附性和涂层 种由有机硅化合物(用s表示)和金属氧化物(用M平整性，只有掺量适当，SM材料才能显示出良好 -山东省自然科学基金(批准号：Y2003A01)资助的课题． tE-mail：xiuxiliu@126．c∞ 1期 刘秀喜等：有机硅化合物．金属氧化物绝缘保护材料在制造高压晶闸管中的应用研究 577 性能。