IEC-GCT局部工艺的研究

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本文首先分析了IEC-GCT器件的结构特点,然后以4500V IEC-GCT结构为例,利用ISE-TCAD软件对IEC-GCT器件的制作工艺进行了模拟与优化设计,接着使用L-Edit软件设计并绘制了IEC-GCT器件的光刻版图,最后,通过工艺实验的方式对模拟的工艺条件进行了验证与改进。主要研究内容如下:  第一,IGCT结构的透明阳极由于厚度非常薄,且杂质浓度也比较小,因此,采用常规的氧化、扩散以及离子注入技术都很难形成符合要求的透明阳极,正是在这种情况下,课题组提出了一种新的注入效率可控的GCT结构,这就是本文所要讲述的IEC-GCT结构, IEC-GCT结构是通过在SA-GTO结构的阳极处附加一层薄氧化层得来的,这就大大简化了IGCT的制作工艺,因此,本文就以IEC-GCT局部工艺的研究作为研究课题,通过理论与实验相结合的方式给出器件的局部制作工艺条件。  第二,利用ISE-TCAD软件分别模拟了,硼铝双扩散实现深结p基区;波状p基区的形成;门极挖槽对波状p基区的影响三种工艺。结果表明,先扩AL、再扩B与先扩B,再扩AL所得到的结果是一致的,都形成了深结p基区,随着温度的升高,B、AL杂质的扩散明显增强;阴极n+区对AL杂质的扩散具有阻挡作用,波状p基区的波纹宽度的大小与阴极n+区宽度的大小成正比;波状p基区波纹的高度大小与门极挖槽的深度大小有关,门极挖槽深度越大,波状p基区的波纹高度越大。  第三,通过分析IEC-GCT器件的工艺流程可知,总共需要绘制7张光刻版图,分别是:背面浮置n+区、背面阳极氧化层、聚酰亚胺钝化膜、铝反刻版、门极补扩、门极挖槽、阴极n+区。采用梯形阴极条版图结构,可使GCT的中心门极尺寸放大,器件的开关更均匀。本文所设计的门一阴极结构图形,可实现1100A的虽大可关断电流。  最后,在给出具体工艺实验方案的基础上,通过对门极挖槽之前与门极挖槽之后的实验结果分析,验证了工艺模拟结果的可行性,并最终对IEC-GCT的工艺方案有了合理的改进,为完整的制作工艺条件的提出铺平了道路。
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