RU2801075C1 - Ultrafast high voltage gallium arsenide diode crystal - Google Patents
Ultrafast high voltage gallium arsenide diode crystal Download PDFInfo
- Publication number
- RU2801075C1 RU2801075C1 RU2022121768A RU2022121768A RU2801075C1 RU 2801075 C1 RU2801075 C1 RU 2801075C1 RU 2022121768 A RU2022121768 A RU 2022121768A RU 2022121768 A RU2022121768 A RU 2022121768A RU 2801075 C1 RU2801075 C1 RU 2801075C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- conductivity
- type
- region
- highly doped
- crystal
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области полупроводниковых приборов, в частности к высоковольтным силовым диодам с малым временем восстановления обратного сопротивления и удвоенной рабочей температурой эксплуатации по сравнению с известными кремниевыми (Si), карбид-кремниевыми (SiC) и нитрид-галлиевыми (GaN) мощными силовыми высоковольтными диодами.The invention relates to the field of semiconductor devices, in particular to high-voltage power diodes with a low recovery time of reverse resistance and doubled operating temperature compared to known silicon (Si), silicon carbide (SiC) and gallium nitride (GaN) high-power power high-voltage diodes .
Диоды предназначены для нового поколения резонансно-контурных сверхэнергоплотных вторичных источников питания и амплитудно-частотных преобразователей для скоростного электропривода, в частности, для электромобилестроения.Diodes are designed for a new generation of resonant-loop super-energy-dense secondary power supplies and amplitude-frequency converters for high-speed electric drives, in particular, for electric vehicles.
В большинстве высоковольтных мощных преобразователей используются кремниевые (Si) биполярные диоды и карбид-кремниевые диоды Шоттки.Most high voltage power converters use silicon (Si) bipolar diodes and silicon carbide Schottky diodes.
В кремниевых технологиях создания ультрабыстрых высоковольтных диодов для повышенного быстродействия используются радиационные методы обработки активных областей кристалла высокоэнергетичными потоками электронов, протонов, а в некоторых случаях - α-частицами с энергиями до нескольких МэВ.In silicon technologies for the creation of ultrafast high-voltage diodes for increased speed, radiation methods are used to treat the active regions of the crystal with high-energy flows of electrons, protons, and, in some cases, α-particles with energies up to several MeV.
К недостаткам кремниевых ультрабыстрых диодов следует отнести исключительную зависимость времени восстановления обратного сопротивления от температуры и, соответственно, заряда восстановления, который возрастает в два-три раза, что приходится учитывать при построении преобразователей напряжения и, как следствие, - частота преобразования кремниевых высоковольтных быстродействующих диодов, допустим, при построении трехфазных преобразователей напряжения ограничена одной-двумя сотнями килогерц, тогда как, например, в электромобилях, высокочастотных вторичных источниках питания, например, в преобразователях постоянного напряжения солнечных батарей (solar inverters) до переменного напряжения одно- и трехфазной сети требуются частоты коммутации на порядок-полтора порядка выше.The disadvantages of silicon ultrafast diodes include the exclusive dependence of the recovery time of the reverse resistance on temperature and, accordingly, the recovery charge, which increases by two to three times, which has to be taken into account when building voltage converters and, as a result, the conversion frequency of silicon high-voltage fast diodes, for example, when building three-phase voltage converters, it is limited to one or two hundred kilohertz, while, for example, in electric vehicles, high-frequency secondary power sources, for example, in solar inverters, switching frequencies are required to the alternating voltage of a single- and three-phase network one and a half orders of magnitude higher.
Кроме того, в кремниевых диодных кристаллах после радиационной обработки высокоэнергетичными частицами резко возрастает паразитное напряжение при прямом включении, что приводит к резкому росту динамических потерь при переключении. Необходимо также отметить низкую стойкость кремниевых ультрабыстрых высоковольтных диодов к di/dt скорости изменения при переключении и сложность реализации коэффициента «формы» импульса тока обратного восстановления с равносторонними по времени фронтами нарастания и спада тока восстановления.In addition, in silicon diode crystals after radiation treatment with high-energy particles, the parasitic voltage sharply increases during direct switching, which leads to a sharp increase in dynamic switching losses. It is also necessary to note the low resistance of silicon ultrafast high-voltage diodes to the di/dt rate of change during switching and the complexity of implementing the “shape” factor of the reverse recovery current pulse with equilateral rise and fall fronts of the recovery current.
Широко используемые в настоящее время карбид-кремниевые диоды Шоттки для преобразования напряжения одно- и трехфазной сети, обозначаемые как SiC SBD и SiC JBS, также имеют выраженные недостатки, а именно:The currently widely used silicon carbide Schottky diodes for single- and three-phase voltage conversion, referred to as SiC SBD and SiC JBS, also have pronounced disadvantages, namely:
- Огромные барьерные емкости, достигающие 30÷50 пикофарад/А в равновесном состоянии, то есть при нулевом напряжении смещения, через которое происходит коммутация тока в высоковольтное (перезарядка барьерной емкости с постоянной времени τ = RC, где С - указанная выше емкость, а R - сопротивление в открытом состоянии);- Huge barrier capacitances reaching 30÷50 picofarad/A in the equilibrium state, that is, at zero bias voltage, through which the current is switched to high-voltage (recharging of the barrier capacitance with time constant τ = RC, where C is the capacitance indicated above, and R - resistance in the open state);
- У SiC JBS конструкций встроена p-i-n структура, которая включается при напряжениях Uпр. выше 2,8÷2,9 В, а инжекция дырок приводит к катастрофическим отказам из-за больших времен жизни и вероятности перестройки кристаллической решетки диодной структуры из-за «SF» - эффекта;- SiC JBS structures have a built-in p-i-n structure, which turns on at voltages Upr. higher than 2.8 ÷ 2.9 V, and the injection of holes leads to catastrophic failures due to long lifetimes and the probability of rearrangement of the crystal lattice of the diode structure due to the "SF" effect;
- С ростом рабочей температуры SiC SBD и SiC JBS при температурах кристалла Tj ≥ 175°C - превращаются в терморезисторы;- With an increase in the operating temperature, SiC SBD and SiC JBS at crystal temperatures Tj ≥ 175°C - turn into thermistors;
- На высоких частотах коммутации резко возрастает динамическое прямое напряжение, то есть при включенном состоянии по току и при напряжении Uпр. ≥ 2,9 В у SiC JBS следует ожидать катастрофический отказ из-за вышеуказанной инжекции дырок, приводящей практически к выгоранию кристалла SiC диода Шоттки.- At high switching frequencies, the dynamic forward voltage increases sharply, that is, when the current is on and at a voltage U pr. ≥ 2.9 V, a catastrophic failure should be expected in SiC JBS due to the above injection of holes, leading to almost burnout of the SiC diode crystal Schottky.
Из анализа зарубежных и отечественных источников информации наиболее приемлемым ближайшим прототипом является конструкция кристалла, изложенная в патенте РФ № 2472249 с приоритетом от 31.12.2009 г.From the analysis of foreign and domestic sources of information, the most acceptable closest prototype is the crystal design set forth in RF patent No. 2472249 with priority dated December 31, 2009.
Кристалл GaAs силового высоковольтного ультрабыстрого диода, приведенного в патенте РФ 2472249, содержит высоколегированную монокристаллическую подложку первого типа проводимости с разностной концентрацией акцепторной и донорной легирующей примеси не менее чем 1019см-3, эпитаксиальный буферный слой первого типа проводимости толщиной не менее 10 мкм с резким перепадом разностной концентрации акцепторной и донорной примесей от 2⋅1015см-3 до 1016см-3, второй слой первого типа проводимости с толщиной не менее 10 мкм с плавным снижением разностной концентрации акцепторной и донорной примесей от 2⋅1015см-3 до 1014 ÷ 1015 см-3 и третью слаболегированную область первого типа проводимости толщиной не менее 10 мкм с резким уменьшением разностной концентрации легирующей примеси от значений 1014 ÷ 1015 см-3 до значений не более 1011см-3, эпитаксиальный слой второго типа проводимости, выполненный на эпитаксиальной области с разностной концентрацией 1011см-3, содержащий три эпитаксиальные области - первую слаболегированную область второго типа проводимости толщиной не менее 10 мкм, с резким ростом разностной концентрации донорной и акцепторной примесей от значений менее чем1011см-3 до значений, близких к 1015 см-3, вторую область второго типа проводимости толщиной не менее 10 мкм с плавным увеличением разностной концентрации донорной и акцепторной примесей от значений 1015 см-3 до (5 ÷ 10)⋅1015см-3 и третью высоколегированную область второго типа проводимости толщиной не менее 0,3 мкм с резким ростом разностной концентрации донорной и акцепторной примесей до значений не менее чем 1018см-3, что показано на Фиг. 1.The GaAs crystal of a power high-voltage ultrafast diode, given in RF patent 2472249, contains a highly doped single-crystal substrate of the first type of conductivity with a difference concentration of the acceptor and donor dopant of at least 1019cm-3, epitaxial buffer layer of the first type of conductivity with a thickness of at least 10 μm with a sharp difference in the difference concentration of acceptor and donor impurities from 2⋅1015cm-3 to 1016cm-3, the second layer of the first type of conductivity with a thickness of at least 10 μm with a smooth decrease in the difference concentration of acceptor and donor impurities from 2⋅1015cm-3 to 1014 ÷ 1015 cm-3and a third lightly doped region of the first type of conductivity with a thickness of at least 10 μm with a sharp decrease in the difference concentration of the dopant from values of 1014 ÷ 1015 cm-3 up to values no more than 10elevencm-3, an epitaxial layer of the second type of conductivity, made on an epitaxial region with a difference concentration of 10elevencm-3, containing three epitaxial regions - the first lightly doped region of the second type of conductivity with a thickness of at least 10 μm, with a sharp increase in the difference concentration of donor and acceptor impurities from values less than 10elevencm-3up to values close to 1015 cm-3, the second region of the second type of conductivity with a thickness of at least 10 μm with a smooth increase in the difference concentration of donor and acceptor impurities from values of 1015 cm-3 up to (5 ÷ 10)⋅1015cm-3 and a third highly doped region of the second type of conductivity with a thickness of at least 0.3 μm with a sharp increase in the difference concentration of donor and acceptor impurities to values of at least 1018cm-3, which is shown in FIG. 1.
А также кристалл GaAs ультрабыстрого диода с целью повышения быстродействия в некоторых случаях легируется радиационными энергетическими, рекомбинационными центрами с помощью потоков высокоэнергетичных электронов и протонов больших энергий.Also, the GaAs crystal of an ultrafast diode, in order to increase the speed, is in some cases doped with radiation energy, recombination centers using high-energy electron and high-energy proton flows.
Недостатками данного решения являются:The disadvantages of this solution are:
1) Отсутствие критериев по толщине, способу создания эпитаксиальной области с разностной концентрацией легирующей примеси не более 1011см-3, выполняющей ключевую роль при инжекции из высоколегированной области носителей заряда, в данном случае p+ - легированной цинком не менее 1019см-3.1) The absence of criteria for the thickness, method of creating an epitaxial region with a difference dopant concentration of not more than 10 11 cm -3 , which plays a key role in the injection of charge carriers from a highly doped region, in this case p + - doped with zinc of at least 10 19 cm -3 .
2) Как известно, чем выше концентрация легирующей примеси, в данном случае - цинка от 1019см-3, тем ниже качество эпитаксиальных слоев, выращенных на высоколегированной подложке, в этой связи необходимы сбалансированные решения между сопротивлением подложки, величиной омического сопротивления контакта металл - высоколегированная подложка и уровнем дислокации и кластерных дефектов в подложке.2) As is known, the higher the concentration of the dopant, in this case, zinc from 10 19 cm -3 , the lower the quality of the epitaxial layers grown on a highly doped substrate, in this regard, balanced solutions are needed between the resistance of the substrate, the value of the ohmic resistance of the metal - highly alloyed substrate and the level of dislocation and cluster defects in the substrate.
3) Резкий перепад концентрации донорной примеси во второй зоне n-типа коллекторной области кристалла от 5⋅1015см-3 на почти три порядка - до 1018см-3 приводит к созданию благоприятной области накопления заряда неосновных носителей перед высоколегированным слоем из-за встроенного тормозящего поля на донорных центрах на границе n+ - n- перехода, которое препятствует экстракции дырок в высоколегированную n+-зону и, таким образом, необходимы решения по снижению паразитного фактора тормозящего поля n+ -n- перехода для переноса дырок в рекомбинационную n+ - зону, что приведет к увеличению времени восстановления обратного сопротивления, снижению «мягкости» формы тока обратного восстановления и к снижению устойчивости к di/dt и dU/dt.3) A sharp drop in the donor impurity concentration in the second zone of the n-type collector region of the crystal from 5⋅10 15 cm -3 by almost three orders of magnitude - up to 10 18 cm -3 leads to the creation of a favorable minority carrier charge accumulation region in front of the highly doped layer due to a built-in retarding field at donor centers at the boundary of the n + - n - junction, which prevents the extraction of holes into the highly doped n + -band and, thus, solutions are needed to reduce the parasitic factor of the retarding field of the n + -n - junction to transfer holes to the recombination n + - zone, which will lead to an increase in the recovery time of the reverse resistance, a decrease in the "softness" of the reverse recovery current waveform and a decrease in the resistance to di/dt and dU/dt.
4) Нет установленной зависимости времени восстановления от такого фактора как разностная концентрация легирующей примеси в эпитаксиальной области с концентрацией примеси < 1011см-3.4) There is no established dependence of the recovery time on such a factor as the difference concentration of the dopant in the epitaxial region with the impurity concentration < 10 11 cm -3 .
5) Создание высоких пробивных напряжений в диодной GaAs структуре обязательно связано с меза-травлением по периферии активной области, содержащей омические контакты и методом защиты сверхактивной энергетической поверхности GaAs в области меза-перехода.5) The creation of high breakdown voltages in the GaAs diode structure is necessarily associated with mesa-etching along the periphery of the active region containing ohmic contacts and the method of protecting the overactive GaAs energy surface in the mesa-junction region.
Техническая проблема заявленного изобретения заключается в решении указанных выше недостатков аналогов.The technical problem of the claimed invention is to solve the above disadvantages of analogues.
Технические результаты заявленного изобретения заключаются в:The technical results of the claimed invention are:
- Снижении плотности дислокаций в активных эпитаксиальных слоях, что приведет к увеличению пробивных напряжений и повышению устойчивости к di/dt и dU/dt при жестком резонансном переключении диода из-за исключения микроплазм, повышению рабочей температуры GaAs кристалла.- Reducing the density of dislocations in active epitaxial layers, which will lead to an increase in breakdown voltages and an increase in resistance to di / dt and dU / dt during hard resonant switching of the diode due to the exclusion of microplasmas, an increase in the operating temperature of the GaAs crystal.
- Применении новых конструктивных, технологических и физических решений по снижению уровня заряда накопления в примыкающей к n+ - высоколегированной высокоомной n-области.- The use of new constructive, technological and physical solutions to reduce the level of accumulation charge in the adjacent to n + - highly doped high-resistance n-region.
- Концентрационном управлении быстродействием диодного кристалла уровнем легирующей примеси в области с концентрацией примеси < 1011см-3.- Concentration control of the speed of the diode crystal by the dopant level in the region with the impurity concentration < 10 11 cm -3 .
- Введении эффективного технологического способа защиты фаски меза-перехода широкозонными диэлектрическими нанослоями.- The introduction of an effective technological method for protecting the bevel of the mesa-junction with wide-gap dielectric nanolayers.
- Введении специального профиля меза-области кристалла.- Introduction of a special profile of the mesa-region of the crystal.
Данные технические результаты достигаются тем, что в известном решении конструкции кристалла силового GaAs диода (патент РФ №2472249), содержащего высоколегированную подложку 1 p+-типа проводимости с концентрацией акцепторной примеси 1019см-3, примыкающие к ней три последовательных эпитаксиальных слоя 2, 3, 4 с резким изменением концентрации примеси в слое 2 от уровня концентрации примеси в слое 2 от уровня концентрации в p+ -подложке до уровня 2⋅1015 ÷ 1016см-3 и толщиной не менее 10 мкм, плавным изменением концентрации акцепторной примеси от 2⋅1015 ÷ 1016см-3 до уровня 1014 ÷ 1015 см-3 в слое 3 толщиной не менее 10 мкм и с резким уменьшением концентрации в слое 4 с 1014 ÷ 1015 см-3 до значений не более 1011см-3, эпитаксиальный высокоомный слой 5 с разностной концентрацией не более 1011см-3 с толщиной до 100 мкм и более, эпитаксиальный слой 6 n-типа проводимости с концентрацией донорной примеси не более чем 1011см-3 до значений, близких к 1015см-3, эпитаксиальный слой 7 толщиной не менее 10 мкм с концентрацией донорной примеси в пределах 1015 ÷ 5⋅1015 см-3 и третий n+ - типа эпитаксиальный высоколегированный слой 8 толщиной не менее 0,3 мкм с концентрацией донорной примеси не менее 1018 см-3, а также выполненные p+- локальные, в периодическом порядке области 9, профильную 2-ступенчатую меза-область с ALD защитой 10 и омические контакты 11, а также барьерные Шоттки - контакты 12 на поверхности эпитаксиального слоя 7.These technical results are achieved by the fact that in the well-known solution for the design of a power GaAs diode crystal (RF patent No. 2472249), containing a highly doped substrate of 1 p + -type conductivity with an acceptor impurity concentration of 10 19 cm -3 , adjacent to it are three consecutive epitaxial layers 2, 3, 4 with a sharp change in the impurity concentration in layer 2 from the impurity concentration level in layer 2 from the concentration level in the p + -substrate to the level of 2⋅10 15 ÷ 10 16 cm -3 and a thickness of at least 10 μm, a smooth change in the acceptor impurity concentration from 2⋅10 15 ÷ 10 16 cm -3 to the level of 10 14 ÷ 10 15 cm -3 in layer 3 with a thickness of at least 10 µm and with a sharp decrease in concentration in layer 4 from 10 14 ÷ 10 15 cm -3 to values not exceeding 10 11 cm -3 , epitaxial high-resistance layer 5 with a difference concentration of not more than 10 11 cm -3 with a thickness of up to 100 μm or more, an epitaxial layer 6 of n-type conductivity with a donor impurity concentration of not more than 10 11 cm -3 up to values, close to 10 15 cm -3 , epitaxial layer 7 with a thickness of at least 10 μm with a donor impurity concentration in the range of 10 15 ÷ 5⋅10 15 cm -3 and a third n + - type epitaxial highly doped layer 8 with a thickness of at least 0.3 μm donor impurity concentration of at least 10 18 cm -3 , as well as p + - local, in a periodic order of the area 9, profile 2-step mesa-region with ALD protection 10 and ohmic contacts 11, as well as barrier Schottky - contacts 12 on the surface epitaxial layer 7.
Сущность предполагаемого изобретения поясняется на Фиг. 2, Фиг. 3, где приводится структура кристалла GaAs p-i-n диода, выполненная на высоколегированной p+- типа проводимости монокристаллической подложке GaAs, p+ - p - p- - типа проводимости последовательные эпитаксиальные слои 2, 3, 4 с резким, плавным, резким изменением концентрации акцепторной примеси от концентрации в p+ - подложке до уровня менее чем 1011см-3, высокоомную эпитаксиальную область с разностной концентрацией донорной и акцепторной примесей менее чем 1011см-3, эпитаксиальную область из трех слоев 6, 7, 8 n- - n - n+ типа проводимости с резким, плавным и резким увеличением концентрации донорной примеси, а также выполненные в n + - области ячеистые p + - области 9, 2-х профильную меза-область 10 с ALD защитой, омические контакты 11 и Шоттки-барьерный слой 12.The essence of the proposed invention is illustrated in Fig. 2, Fig. 3, which shows the crystal structure of a GaAs pin diode, made on a highly doped p + - type of conductivity single-crystal GaAs substrate, p + - p - p - - type of conductivity successive epitaxial layers 2, 3, 4 with a sharp, smooth, sharp change in the concentration of the acceptor impurity from the concentration in the p + - substrate to a level of less than 10 11 cm -3 , a high-resistance epitaxial region with a difference concentration of donor and acceptor impurities of less than 10 11 cm -3 , an epitaxial region of three layers 6, 7, 8 n - - n - n + type conductivity with a sharp, smooth and sharp increase in the donor impurity concentration, as well as cellular p + - regions 9 made in the n + - region, a 2-profile mesa region 10 with ALD protection, ohmic contacts 11 and a Schottky barrier layer 12.
Приведенная на Фиг. 2, Фиг. 3 структура силового высоковольтного диодного GaAs кристалла из-за введения более низколегированной p+ - подложки обеспечивает резкое снижение плотности дислокаций, дефектов нанокластерного типа и при оптимизации режимов по созданию i-области можно свести к минимуму плотность дефектов в i- слое, практически, плотность дислокаций можно свести до уровня 101 ÷ 102 см-2, что сказывается на достижении практически максимальных значений подвижности электронов до уровня 7800 ÷ 8000 см2/В⋅сек. при достижении исключительно благоприятных значений диффузионных длин дырок Lp до 40 мкм и электронов Ln до 60 мкм, а также, вследствие совершенства структуры слоев максимальная температура кристалла p-i-n GaAs диода достигает рекордных величин до Tj = 300°C, что неосуществимо в мировой практике на всех известных решениях GaAs диодных кристаллов.Shown in FIG. 2, Fig. 3, the structure of a power high-voltage diode GaAs crystal, due to the introduction of a lower-doped p + - substrate, provides a sharp decrease in the density of dislocations, nanocluster-type defects, and when optimizing the modes for creating an i-region, it is possible to minimize the density of defects in the i-layer, in practice, the density of dislocations can be reduced to the level of 10 1 ÷ 10 2 cm -2 , which affects the achievement of practically maximum values of electron mobility up to the level of 7800 ÷ 8000 cm 2 /V⋅sec. upon reaching extremely favorable values of the diffusion lengths of holes L p up to 40 μm and electrons L n up to 60 μm, and also, due to the perfection of the layer structure, the maximum temperature of the pin GaAs diode crystal reaches record values up to T j = 300°C, which is not feasible in world practice on all known solutions of GaAs diode crystals.
Практические результаты получения 15-амперных 600÷800 вольтовых чипов подтверждают, что изменение концентрации амфотерной примеси кремния от значений NSi = 2⋅1015см-3 до уровня 5⋅1015см-3 снижает время восстановления с 65 наносекунд при Ткорп.= 150°С до 23÷25 наносекунд.The practical results of obtaining 15-ampere 600÷800 volt chips confirm that changing the concentration of amphoteric silicon impurity from N Si = 2⋅10 15 cm -3 to the level of 5⋅10 15 cm -3 reduces the recovery time from 65 nanoseconds at Tcorp . = 150°C up to 23÷25 nanoseconds.
Введение p + локальных ячеистых областей в n + области позволяет создать экстрагирующие центры неосновных носителей заряда с целью снижения общего объемного заряда в n+- и прилегающей к ней n-области. The introduction of p + local cellular regions in the n + region allows you to create extractive centers of minority charge carriers in order to reduce the total space charge in the n + - and adjacent n-region.
Шоттки-барьеры - это практически энергетические шунты n+-n переходного слоя, где из-за перераспределения концентрации носителей создается тормозящее для дырок поле через изотипный переход n+-n типа («+» заряд на ионизированных диодных центрах в n+ - области и «-» заряд от избытка электронов под n+ - областью в приграничной n - области).Schottky barriers are practically energy shunts of the n + -n transition layer, where, due to the redistribution of the carrier concentration, a decelerating field for holes is created through an isotype transition of the n + -n type (“+” charge on ionized diode centers in the n + - region and "-" charge from an excess of electrons under the n + - region in the border n - region).
Для устранения паразитной роли встроенного тормозящего для дырок слоя перехода n+-n типа вводится мультиячеистая область с локальными барьерными Шоттки - слоями, которые экстрагируют дырки на принципах дрейфа в области пространственного заряда барьера Шоттки (зоны изогнуты вверх), чем резко снижается накапливаемый вблизи n+ - области заряд p-типа носителей.To eliminate the parasitic role of the built-in n + -n type transition layer that slows down holes, a multicellular region with local Schottky barrier layers is introduced, which extract holes on the principles of drift in the space charge region of the Schottky barrier (the zones are bent upwards), which sharply reduces the accumulated near n + - areas of charge p-type carriers.
Двухступенчатое травление выполняется последовательно с применением 2-х фотолитографических процессов, с использованием кислотоустойчивых фоторезистов типа ФП-25 и других, выдерживающих растворы травителей на основе серной кислоты (H2SO4), перекиси водорода (H2O2) и воды (H2O) для глубокого и полирующего травления меза-профильной фаски в специальной оснастке с применением магнитомешалок.Two-stage etching is performed sequentially using 2 photolithographic processes, using acid-resistant photoresists of the FP-25 type and others, which withstand solutions of etchants based on sulfuric acid (H 2 SO 4 ), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and water (H 2 O) for deep and polishing etching of a mesa-profile chamfer in special equipment using magnetic stirrers.
В процессе экспериментов на ALD установках типа “Beneq” и “Picosun” (производства Финляндии) были получены очень хорошие результаты по защитным свойствам нанослоев Al2O3/AlN и других соединений.In the course of experiments on ALD installations of the “Beneq” and “Picosun” types (manufactured in Finland), very good results were obtained on the protective properties of Al 2 O 3 /AlN nanolayers and other compounds.
Исключительно важное значение имеет контактное сопротивление омического контакт на основе AuGe - Ni - Au с ρ = 10-5 ÷ 10-6 Ом⋅см, получаемое электронно-лучевым способом.Of exceptional importance is the contact resistance of an ohmic contact based on AuGe - Ni - Au with ρ = 10 -5 ÷ 10 -6 Ohm⋅cm, obtained by the electron beam method.
В качестве Шоттки-барьерного слоя использовалась ALD-платина (Pt) с максимальной работой выхода около 5,2 эВ, что усиливало экстрагирующие свойства по отношению к неосновным носителям заряда.ALD-platinum (Pt) with a maximum work function of about 5.2 eV was used as the Schottky barrier layer, which enhanced the extraction properties with respect to minor charge carriers.
600÷800 - вольтовые p-i-n GaAs кристаллы, обработанные пучками высокоэнергетичных электронов, протонов, показали впечатляющий результат по времени восстановления обратного сопротивления на уровне 10÷12 наносекунд, что ниже декларируемых времен восстановления у SiC диодов Шоттки (15 наносекунд) при подавляющем преимуществе по значениям емкости перехода в 20÷30 раз в пользу p-i-n GaAs диода и, следовательно, предельных частот коммутации, что позволяет говорить об уходе от устаревшей ШИМ-модуляции в сторону резонансно-контурной.600÷800 - volt p-i-n GaAs crystals treated with beams of high-energy electrons, protons, showed an impressive result in terms of reverse resistance recovery time at the level of 10÷12 nanoseconds, which is lower than the declared recovery times for SiC Schottky diodes (15 nanoseconds) with an overwhelming advantage in terms of capacitance transition by 20÷30 times in favor of the p-i-n GaAs diode and, consequently, the limiting switching frequencies, which allows us to talk about moving away from the obsolete PWM modulation towards the resonant-loop modulation.
Claims (4)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2801075C1 true RU2801075C1 (en) | 2023-08-01 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2472249C2 (en) * | 2009-12-31 | 2013-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Интелсоб" (ООО "Интелсоб") | Crystal of ultrafast high-voltage high-current arsenide-gallium diode |
| RU132917U1 (en) * | 2013-04-23 | 2013-09-27 | Открытое акционерное общество ОАО "Орбита" | MULTI-LAYERED GaAs - EPITAXIAL STRUCTURE FOR FAST, HIGH VOLTAGE, HIGH-TEMPERATURE CRYSTALS DIODES |
| EP2913854A1 (en) * | 2012-10-23 | 2015-09-02 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing same |
| US10847608B2 (en) * | 2009-11-02 | 2020-11-24 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10847608B2 (en) * | 2009-11-02 | 2020-11-24 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
| RU2472249C2 (en) * | 2009-12-31 | 2013-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Интелсоб" (ООО "Интелсоб") | Crystal of ultrafast high-voltage high-current arsenide-gallium diode |
| EP2913854A1 (en) * | 2012-10-23 | 2015-09-02 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing same |
| RU132917U1 (en) * | 2013-04-23 | 2013-09-27 | Открытое акционерное общество ОАО "Орбита" | MULTI-LAYERED GaAs - EPITAXIAL STRUCTURE FOR FAST, HIGH VOLTAGE, HIGH-TEMPERATURE CRYSTALS DIODES |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10950717B2 (en) | Semiconductor device having semiconductor regions with an impurity concentration distribution which decreases from a respective peak toward different semiconductor layers | |
| US9870923B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the semiconductor device | |
| EP3242330B1 (en) | Diode and power convertor using the same | |
| CN103563087B (en) | Be recessed terminal structure and with depression terminal structure electronic device preparation method | |
| JP3968912B2 (en) | diode | |
| US11615953B2 (en) | Silicon carbide semiconductor device with a contact region having edges recessed from edges of the well region | |
| US10510543B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing thereof | |
| US20220123112A1 (en) | Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing silicon carbide semiconductor device | |
| EP3300121B1 (en) | Method for manufacturing a semiconductor device | |
| EP3327792B1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| CN111933705B (en) | Manufacturing method of power semiconductor device and power semiconductor device | |
| RU2801075C1 (en) | Ultrafast high voltage gallium arsenide diode crystal | |
| US20230411536A1 (en) | Schottky rectifier with surge-current ruggedness | |
| RU172077U1 (en) | SILICON CARBIDE SILICON DRIFT DIODE | |
| RU2472249C2 (en) | Crystal of ultrafast high-voltage high-current arsenide-gallium diode | |
| RU92242U1 (en) | POWERFUL HIGH VOLTAGE BIPOLAR TRANSISTOR WITH ISOLATED SHUTTER WITH ANTI-PARALLEL FAST TEMPERATURE-RESISTANT DIODE | |
| US9917180B2 (en) | Trenched and implanted bipolar junction transistor | |
| RU2531551C2 (en) | Multi-epitaxial structure of double-injection high-voltage hyper-fast recovery diode chip based on gallium and arsenic | |
| JP2017098318A (en) | Semiconductor device and manufacturing method of the same | |
| JP2003264288A (en) | Semiconductor device | |
| Schustereder et al. | Ion implantation challenges for power devices | |
| RU2472248C2 (en) | High-voltage high-temperature quick-acting thyristor with field control | |
| Vobecki et al. | The Radiation Enhanced Diffusion (RED) Diode realization of a large area p+ pn-n+ structure with high SOA | |
| RU2805563C1 (en) | High-voltage power diode crystal with schottky barrier and p-n junctions | |
| RU2791861C1 (en) | Crystal of a monopolar-bipolar power high-voltage hypervelocity gallium arsenide diode with heterojunctions, with photonic and photovoltaic properties |