深槽绝缘栅型光电导开关的关键工艺研究

发布时间：2024-04-24 21:52

　　绝缘栅型光电导开关是一种新型光电导开关,该器件结构解决了传统宽禁带光电导功率开关的暗态漏电流问题,还保留了光电导开关开通快、抖动小和频率高等优点,在脉冲功率领域有很好的发展前景。绝缘栅型光电导开关的制程复杂,当前氮化镓工艺水平有限,因此本文在调研当前氮化镓制备工艺水平后,对器件结构参数进行了优化和可行性论证,并对深槽刻蚀等关键工艺工艺进行了深入的研究。本文首先调研了当前国内外氮化镓衬底、外延等工艺发展水平,根据实际加工中的工艺参数局限性对U沟槽绝缘栅型光电导开关的结构进行了重新设计,并结合仿真得出了具有可实施性的参数结构。其次,c轴自支撑氮化镓的镓面上的深槽刻蚀是该器件工艺流程中的难点和重点,因此开展了利用双层掩膜材料两次干法刻蚀的工艺实验研究,实现了超过5μm的刻蚀深度以及良好的刻蚀面粗糙度,刻蚀侧壁陡直度也较为理想。然后,为了降低c轴自支撑氮化镓镓面深槽刻蚀加工成本和侧壁粗糙度,提出了一种基于亚带宽功率激光脉冲对镓面预处理的KOH湿法刻蚀方法,并开展实验研究,验证了该方法生成六边形槽的可行性。最后,研究了氮化镓表面孔晕缺陷附近的拉曼光谱特性,发现了E2模式和A1(LO)模式拉曼频率...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1纤锌矿GaN结构示意图

第一章绪论31.绪论1.1氮化镓材料的结构和性质氮化镓（galliumnitride,GaN）属于宽禁带半导体的一种，它具有直接带隙、耐高温、耐高压、电子饱和迁移速率高等优点，非常适合用来制备发光二极管（light-emittingdiode,LED）、激光二极管（laserdi....

图1-2使用GaN、SiC、Si器件的整机效率对比[29]

蓝宝石衬底已经获得了击穿电压高达9.7kV的横向结构GaNSBD器件，不过其正向压降较高导致损耗不理想。在市场上，恩智浦、EPC和Avogy等半导体公司都推出了电压等级在600V的器件，而且生产工艺相当成熟。当下，随着高质量自支撑GaN衬底的出现，600V~1.2kV水平的GaN....

图1-3绝缘栅型光电导等效电路及其实现方案[44]

第一章绪论11绝缘PCSS一般工作在线性模式，然而传统纵向型结构的PCSS随着直流偏置电压增大，暗态漏电流快速增长，这让PCSS的耐压能力无法接近宽禁带材料本征击穿电场，同时显著的降低了高压器件的使用寿命。指导教师西安理工大学王馨梅教授于2015年提出了一种新的光电导开关结构：在....

图2-1不同拟合模型的速度饱和特性比较

第二章U-IGPCSS器件结构设计15在高电场的情况下，载流子的漂移速度不再和电场强度成比例，而是达到饱和的漂移速度，本文选取的是迁移率模型中的曲线拟合速度饱和迁移率模型，该模型是针对GaN材料的器件进行建模。图2-1是不同速度饱和迁移率模型的对比，其中Chen.n用于模拟GaN....

本文编号：3963558