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10A/300V、400V JBS 二极管的设计和制备

作　者: 王一帆
导　师: 刘肃
学　校: 兰州大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: JBS肖特基二极管 10A/300V 400V 场限环结构
分类号: TN311.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


肖特基二极管因具有正向导通压降低、开关速度快的优点,使其尤其适用于高速开关电路和电压大电流输出电路,因而具有很强的应用价值和研究价值。然而肖特基二极管的反向击穿电压较低,且漏电流较大,已成为限制肖特基二极管的应用的瓶颈问题。新型结势垒控制肖特基二极管(Junction-Barrier controlled Schottky diode,简称JBS)将肖特基势垒与p-n结势垒相结合,集肖特基二极管电流密度大、正向压降低与p-n结二极管反向击穿电压高、漏电流小的优点于一身。鉴于目前市场上肖特基二极管器件最高击穿电压为200V,本论文的主要目的是设计和制备出正向电流达到10A而击穿电压分别达到300V和400V的JBS二极管。由于加上反向偏压后,边界处耗尽层发生弯曲,电场在此处集中,因而边界处的电场强度变的很大,很容易发生击穿,限制器件反向击穿电压的提高(200V以内)。为了使肖特基二极管获得更高的反向电压,本论文中在JBS肖特基结构基础上,终端采用两道场限环加一道切断环的终端结构。同时,文中分析了几种场限环结构模型,对它们做出了数值分析,在得到了最佳模型后,计算相应的参数并制出相应的版图。本论文设计了圆形肖特基势垒JBS二极管和圆形p-n结势垒JBS二极管,通过调整结深和外延层浓度,使制备的JBS肖特基二极管正向电流达到10A以上,反向击穿电压分别达到300V、400V。器件的设计及封装后测试在兰州大学完成,制备和中测在天水天光半导体有限责任公司内完成,封装在天水华天电子集团完成。本课题的来源是甘肃省科技支撑计划项目(090GKCA049)-"5A-10A/200V、300V、400V功率系列肖特基管的研制”。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
第一章 绪论  7-15
  1.1 引言  7-11
    1.1.1 肖特基势垒的形成  7-8
    1.1.2 影响肖特基势垒高度的非理想因素  8-9
    1.1.3 电流电压关系  9-10
    1.1.4 肖特基势垒二极管与p-n结二极管的比较  10-11
  1.2 肖特基势垒二极管的结构与新进展  11-13
    1.2.1 肖特基势垒二极管结构  11-13
    1.2.2 肖特基二极管研究新进展  13
  1.3 本论文的选题意义和研究内容  13-15
第二章 10A/400V JBS二极管的设计  15-31
  2.1 10A/400V JBS二极管特性分析及其结构参数设计  15-19
    2.1.1 正向特性  15-16
    2.1.2 反向特性  16-17
    2.1.3 JBS结构参数及材料参数的设计  17-19
  2.2 场限环与切断环设计  19-27
    2.2.1 几种计算场限环的理论模型分析  20-25
    2.2.2 10A/400V JBS二极管的场限环的计算  25-27
  2.3 版图设计  27-31
第三章 10A/300V、400V JBS二极管的制备与测试  31-44
  3.1 试验方案与工艺流程  31-32
  3.2 试验结果与讨论  32-40
  3.3 JBS二极管的封转与测试  40-44
第四章 结论与展望  44-47
  4.1 主要结论  44-45
  4.2 展望  45-47
参考文献  47-49
在学期间的研究成果  49-50
致谢  50

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 半导体二极管 > 二极管：按工艺分 > 热载流子二极管
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