Производство силовых полупроводниковых приборов (СПП) в настоящее время является одним из наиболее динамично развивающихся направлений мировой электроники. При производстве СПП во внимание должны быть приняты многие жёсткие и конкретные требования. Производство СПП является не столь масштабным, как например, производство микроэлектроники, хотя номенклатура достаточно широкая. Большое количество приборов производится небольшими партиями с особыми требованиями конкретных заказчиков.
При использовании компьютерного моделирования математические модели должны удовлетворять определенным требованиям:- отображать с необходимой точностью характеристики СПП в широком диапазоне напряжений, токов, температур;
- правильно отражать связь между характеристиками и физическими процессами (или параметрами технологических режимов);
- учитывать для СПП, имеющих большую площадь, статический разброс электрофизических параметров по площади структуры и неодномерные явления.
Модели СПП можно подразделить на технологические, физико-топологические и электрические. Для технологической модели исходными являются параметры диффузионных процессов и их режимы (температура и время диффузии, концентрация диффузанта и т.д).
Выходными параметрами технологической модели являются электрофизические параметры полупроводниковой структуры, такие, как глубина залегания p-n-перехода, поверхностная концентрация, времена жизни дырок и электронов после диффузионных процессов. Технологические модели используются как для оптимизации технологического процесса, так и для получения исходных данных, необходимых при создании физико-топологической модели СПП.
Среда приборно-технологического компьютерного моделирования Sentaurus TCAD (компания Synopsys) предоставляет возможность создания трёхмерных физико-топологических моделей СПП, на основе которых можно рассчитывать электрические, тепловые, механические характеристики, анализировать процессы, происходящие в полупроводниковой структуре во время эксплуатации в различных режимах и цепях. Основные преимущества трехмерных физико-топологических моделей, созданных в среде Sentaurus TCAD:
- модель создается при помощи скрипта на языке Scheme, что позволяет гибко изменять технологические особенности изготовления силового тиристора;
- в модели без искажений учтены топологии технологической шунтировки и металлизированных электродов силового тиристора, что позволяет исследовать их влияние на его динамические характеристики;
- модель позволяет получать распределения физических величин в объёме полупроводниковой структуры силового тиристора, что даёт возможность изучения процессов, протекающих в ней при работе, а также исследовать влияние размерных эффектов.
Возможности среды Sentaurus TCAD позволяют иметь дело с виртуальным производством. На основе виртуального производства можно проводить анализ влияния разброса технологических параметров на приборные и схемотехнические характеристики, выбирать наилучшие решения с точки зрения выхода годных изделий и тем самым работать над повышением технологичности выпускаемых приборов. В условиях конкуренции между изготовителями СПП, сроки и стоимость этапа разработки новых изделий, оптимизации выпускаемых изделий под конкретные требования заказчика и технологий имеют определяющее значение, поэтому без внедрения приборно-технологического моделирования современной компании не обойтись.
Компания «Протон-Электротекс» использует современное оборудование и передовые технологии для разработки качественной и конкурентоспособной продукции.
Источник: АО «Протон-Электротекс»
