[发明专利]改善硅基功率晶体管电流放大倍数高低温变化率的方法

说明书

本发明公开了一种改善硅基功率晶体管电流放大倍数高低温变化率的方法，先获取双极晶体管单元结构的电参数要求及结构参数要求，接着根据电参数要求及结构参数要求建立适用于双极晶体管电学性能温度特性的Klaassen模型，然后采用TCAD半导体器件仿真软件仿真并解析Klaassen模型，最后建立基于Klaassen模型的收敛域函数，以提高Klaassen模型的精确度。采用本发明的设计方案，通过Klaassen模型的建立，并仿真可以探究晶体管电流放大倍数及高低温变化率的影响因素，进一步确认更加合理的太阳能电池片生产工艺，为太阳能电池片的质量提升提供指导。

技术领域

本发明涉及一种用于研究改善太阳能电池片生产工艺的方法，特别是一种改善硅基功率晶体管电流放大倍数高低温变化率的方法。

背景技术

影响功率晶体管电流放大倍数的因素较多，电流放大倍数高低温变化率及改善措施一直以来为半导体器件领域的研究热点，为功率晶体管设计和制造的难点之一。

截至目前，虽然关于功率晶体管电流放大倍数温度稳定性的研究报道较多，但大多只是从晶体管原理层面上对影响电流放大倍数高低温变化率的机理进行分析，可用于显著改善晶体管电流放大倍数高低温变化率的措施和手段不多。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种可行的能够更好的对影响电流放大倍数高低温变化率的因素分析的模型，并通过仿真结合实际的工艺进行优化的方法，本发明依据功率晶体管的电流放大倍数高低温变化率的实际电参数指标要求，利用Silvaco公司的Silvaco-TCAD半导体器件仿真软件和晶体管原理，对电流放大倍数较高、电流容量较大的平面型低频大功率晶体管电流放大倍数温度稳定性进行了深入细致的研究。

技术方案：本发明提供以下技术方案：

一种改善硅基功率晶体管电流放大倍数高低温变化率的方法，包括以下步骤：

1)获取双极晶体管单元结构的电参数要求及结构参数要求；

2)根据电参数要求及结构参数要求建立适用于双极晶体管电学性能温度特性的Klaassen模型；

3)然后采用TCAD半导体器件仿真软件仿真并解析Klaassen模型；

4)建立基于Klaassen模型的收敛域函数。

进一步地，所述步骤1)中，双极晶体管单元结构的电参数要求为：(1)BV_CEO≥160V@I_C＝2mA；(2)BV_CBO≥200V@I_C＝2mA；(3)β＝90～120@I_C＝2A，V_CE＝5V；(4)V_CEsat≤1.0V@I_C＝1.5A，I_B＝40mA。

进一步地，所述步骤1)中，双极晶体管单元结构的结构参数包括N型单晶硅片电阻率、晶向、少子寿命、N+衬底厚度、单晶层厚度、基区宽度、基区表面浓度、发射区表面浓度、发射结结深、单元宽度、发射区周长、发射区半宽度、发射极半宽度及基极半宽度。

进一步地，所述步骤2)中，建立的适用于双极晶体管电学性能温度特性的Klaassen模型为：

其中：μ_nL和μ_pL分别表示晶格散射对电子和空穴迁移率的影响项，μ_nDAP和μ_pDAP分别表示电离杂质散射、载流子-载流子散射的影响项。

进一步地，所述步骤3)中，公式(1)(2)分别可以解析为：