开管镓扩散系统的研究及在电力半导体器件中的应用.PDF

　第 19 卷第 12 期　　　　　　　半　导　体　学　报　　　　　　　　 . 19, . 12　 V o l N o 　1998 年 12 月　　 　　　 　　　　　　 . , 1998　 CH IN ESE JOU RNAL O F SEM ICONDU CTOR S D ec 开管镓扩散系统的研究及在 电力半导体器件中的应用 裴素华　　薛成山 ( 山东师范大学半导体研究所　济南　250014) 赵善麒 (北京电力电子新技术研究开发中心　北京　100080) 摘要　探讨了一种新颖开管扩镓系统的基本原理和实施方法, 用于各类晶闸管的制造, 使器件 具有触发参数一致性好, 通态特性优良, 、 耐量高等特点. 实践证明, 该系统是一项 dv d t d i d t 值得在电力半导体器件制造行业推广的新工艺. : 2550 , 2560 EEACC B Z 1　问题提出 近年来, 为提高电力半导体器件的综合性能, 大都采用闭管扩散系统实现 P 型镓在N 型 Si 中的掺杂. 但这一工艺存在若干弊病: ( 1) 扩散参数在掺杂过程中不易调整和监测; (2) 硅片应力大; (3) 硅片表面易产生合金点和腐蚀坑; (4) 扩散工艺因需真空系统而变得 [ 1 ] 繁琐. 为克服上述缺点, R. N . Gho shagoyc 发明了一种开管式 Ga 扩散方法 , 但因所用设备 是双温区高温扩散炉, 用 作杂质源( 2 3 ) 的反应气体, 控制表面浓度的大小还要取决 CO Ga O 于CO 对水蒸气分压强的比值等等, 不利于在国内电力半导体器件制造行业中推广应用. [ 2 ] 本文介绍的开管 Ga 扩散系统 是利用普通三段式单温区高温扩散炉, 用H 2 作为杂质 源(Ga2O 3 ) 的反应气体, N 2 作为结深推移的保护气体. 该工艺具有设备简单, 操作安全方 便, 表面浓度控制准确灵活, 杂质分布均匀性好, 成本低, 易推广应用等特点. 为整流管、晶闸 管、快速晶闸管、 等电力半导体器件的 型杂质掺杂开创了一条新途径. 它不仅能满 GTO P 足各类器件耐压方面的设计要求, 而且高温漏电流小, 触发参数一致性, 重复性好, 通态特 性与动态特性优良. 裴素华　女, 1946 年出生, 副研究员, 主要从事半导体器件与微电子技术的研究工作 薛成山　男, 1945 年出生, 研究员, 主要从事半导体器件与微电子技术的研究工作 赵善麒　男, 1963 年出生, 博士, 高工, 主要从事功率器件与电力电子新技术研究工作 收到,定稿 12 期　　　　　裴素华等: 　开管镓扩散系统的研究及在电力半导体器件中的应用