6500V IGBT设计及动态特性研究

发布时间：2018-01-19 16:02

  本文关键词： 6500V IGBT 场截止型 工艺 仿真 动态特性　出处：《电子科技大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：绝缘栅双极型晶体管(IGBT)具有高耐压、低正向导通压降、较快的开关速度和较低的关断损耗。这些特性使它成为一种较为理想的开关器件。伴随着智能电网、变频家电、轨道交通等方面的大力发展,国内IGBT的制造技术也日趋成熟。本文以一款6500V场截止型IGBT的设计过程为主线,针对工艺参数对于器件各项特性的影响做了详尽的仿真与分析,尤其是动态特性的分析。本文主要工作如下:第一,本文总结了历代IGBT器件的结构与技术,结合国内现有的工艺水平,提出了一种具有高可实现性的6500V IGBT设计方案及相应的工艺流程。第二,通过仿真软件设计了器件基本的正向阻断能力,达到目标耐压。包括器件材料的电阻率选择,器件厚度的确定以及相应的结终端设计。该工艺流程的选择和设计都很好符合与实验室合作的企业工艺水平。这些工作的完成为后续流片工作做好了充分的准备。第三,详尽分析了各工艺参数对于器件性能的影响。包括P-well注入剂量、JFET区注入剂量、栅长所占元胞比例等对器件静态特性的影响。并重点分析了N-buffer层注入剂量与推结时间、P-back注入剂量、少子寿命四个参数的变化对于器件导通压降、关断损耗的影响。并分析了其中部分参数对拖尾电流突变特性的影响。仿真过程中得到的优值可作为下一步流片的分片的工艺参数。
[Abstract]:Insulated gate bipolar transistor (IGBT) has high voltage resistance and low forward on-voltage drop. With the rapid switching speed and low turn-off loss, these characteristics make it an ideal switch device. With the smart grid, frequency conversion appliances, rail transit and other areas of development. The manufacturing technology of domestic IGBT is becoming more and more mature. In this paper, the design process of a 6500V field cut-off IGBT is taken as the main line. The effects of process parameters on the characteristics of the device are simulated and analyzed in detail, especially the dynamic characteristics. The main work of this paper is as follows: first. This paper summarizes the structure and technology of past IGBT devices, combined with the existing technology level in China. A 6500V IGBT design scheme with high realizability and the corresponding technological process are proposed. Secondly, the basic forward blocking capability of the device is designed by simulation software. Achieve the target voltage. Including device material resistivity selection. The determination of device thickness and the corresponding junction terminal design. The selection and design of the process flow are very good in line with the technical level of the enterprise cooperation with the laboratory. The completion of these work has made a good preparation for the subsequent flow sheet work. Third. The effects of various process parameters on the performance of the device are analyzed in detail, including P-well implantation dose and JFET region implantation dose. The effect of the ratio of gate length to cell length on the static characteristics of the device is discussed. The N-buffer layer implantation dose and the insertion time and the P-back implantation dose are analyzed. The variation of the four parameters of minority carrier lifetime for the on-voltage drop of the device. The effect of turn-off loss and some of the parameters on the transient characteristics of the trailing current are analyzed. The optimum values obtained in the simulation process can be used as the technological parameters of the next flow sheet.
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN322.8

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈星弼,杨功铭;横向结构深结功率MOSFET漂移区的优化设计[J];微电子学;1988年04期

2 管小进;王子欧;帅柏林;;DDDMOS特性研究与建模[J];苏州大学学报(工科版);2006年03期

3 李琦;王卫东;赵秋明;晋良念;;薄型双漂移区高压器件新结构的耐压分析[J];微电子学与计算机;2012年02期

4 杨坤进;汪德文;;逆导型非穿通绝缘栅双极晶体管仿真[J];半导体技术;2013年07期

5 冯银宝;;双漂移区离子注入毫米波雪崩二极管[J];半导体情报;1972年01期

6 张琳娇;杨建红;刘亚虎;朱延超;;短漂移区静电感应晶体管的特性研究[J];半导体技术;2013年03期

7 ;简讯[J];半导体情报;1974年06期

8 吴秀龙;陈军宁;柯导明;孟坚;;高压LDMOS功耗的分析[J];半导体技术;2006年10期

9 文燕;;LDMOS模型设计及参数提取[J];电子与封装;2012年07期

10 唐本奇,王晓春,高玉民,罗晋生;RESURF 二极管的低温优化模型[J];电力电子技术;1997年04期

相关会议论文 前4条

1 冯松;高勇;杨媛;;1100V IGBT结构参数的分析[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年

2 杨寿国;罗小蓉;李肇基;张波;;阶梯厚度漂移区SOI新结构耐压分析[A];四川省电子学会半导体与集成技术专委会2006年度学术年会论文集[C];2006年

3 郭宇锋;蹇彤;徐跃;王志功;;一种具有阶梯漂移区的新型SOI横向耐压结构[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年

4 郭宇锋;王志功;;阶梯厚度漂移区SOI横向高压器件[A];第十届中国科协年会论文集（四）[C];2008年

相关博士学位论文 前10条

1 王卓;薄层SOI高压LDMOS器件模型与特性研究[D];电子科技大学;2015年

2 李琦;薄漂移区横向高压器件耐压模型及新结构[D];电子科技大学;2008年

3 孟坚;LDMOS的可靠性和温度特性研究[D];安徽大学;2007年

4 范杰;高压低导通电阻SOI器件模型与新结构[D];电子科技大学;2013年

5 成建兵;横向高压DMOS体内场优化与新结构[D];电子科技大学;2009年

6 李俊宏;高介电常数材料在功率器件上的应用研究与新器件的实现[D];电子科技大学;2013年

7 杨文伟;SOI RESURF原理研究及SOI LDMOS研制[D];中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）;2004年

8 高珊;复合栅多阶梯场极板LDMOS电学特性的研究[D];安徽大学;2007年

9 吴丽娟;电荷型高压SOI器件模型与新结构[D];电子科技大学;2011年

10 蒋华平;隔离型和隧道型RC-IGBT新结构与耐压设计[D];电子科技大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 孔凡一;600V FS结构IGBT的设计[D];电子科技大学;2014年

2 王骁玮;高K介质槽型功率MOS研究[D];电子科技大学;2014年

3 郑禄达;单片开关电源控制芯片中横向高压功率器件的研究与设计[D];电子科技大学;2015年

4 王为;1200V RC Trench IGBT的设计[D];电子科技大学;2015年

5 杨骋;6500V IGBT设计及动态特性研究[D];电子科技大学;2015年

6 范远航;新型低阻可集成SOI横向功率器件研究[D];电子科技大学;2014年

7 黄示;硅基横向功率器件耐压新技术—漂移区形状调制技术[D];南京邮电大学;2014年

8 王小波;基于SOI的600V NLDMOS器件结构设计及特性研究[D];电子科技大学;2013年

9 刘全旺;SOI阶梯掺杂LDMOS的设计与实验[D];电子科技大学;2006年

10 王龙;线性变掺杂漂移区LDMOS导通电阻和温度特性研究[D];安徽大学;2011年

，

本文编号：1444863