基于SIPOS材料的高压功率器件终端设计

发布时间：2020-05-23 19:12

【摘要】：高压功率电子器件在当今社会的应用已经越来越广泛,占据着不可替代的地位。近年来,随着科研人员的努力及研究的深入,已经出现了很多不同的终端类型且每个终端都有各自的优势,而SIPOS材料的加入对于终端钝化技术及场板技术是一个新的提高。本文主要研究传统场限环终端和VLD终端以及在传统终端基础上加入SIPOS材料的新型终端,并利用TCAD Silvaco仿真软件对终端进行了仿真分析和对比,主要研究的内容包括以下几个方面:首先,本文阐明了本课题的研究意义并介绍了结终端技术的含义与种类,分析了SIPOS材料及其特性。详细阐述了结终端技术的发展与应用及SIPOS材料在终端应用时的原理与效果。进一步地,从理论的角度详细说明了终端耐压的机理与结击穿的原理。分析了碰撞电离系数及雪崩倍增效应,考虑平面结击穿时的电势及耗尽层分布。从电场分布、耗尽层扩展方式等角度分析了四种终端(场板、场限环、结终端扩展及磨角)提高器件击穿电压的原因,分析了在终端中加入SIPOS材料对终端特性的影响。通过仿真软件TCAD Silvaco建立以IGBT器件为元胞的终端模型,首先设计了传统场限环终端结构,接着在传统场限环终端的基础上加入SIPOS层设计了新型场限环终端,比较了传统终端与新型终端的击穿特性,并且对新型终端的参数进行了仿真拉偏。接下来又设计了与场限环终端相同元胞的VLD终端且也在传统VLD结构的基础上加入SIPOS材料。在设计VLD终端时,利用仿真验证了三种不同掩膜版下的VLD形貌并选择了最优方案,同时仿真了在新型VLD终端的工艺条件偏差对终端特性的影响。发现,注入能量、注入剂量、推结时间、推结温度等对终端的击穿特性都有影响且存在优值。仿真了终端耐压随着温度的变化,并分析了原因。最后,分析了两种新型终端与传统终端在击穿特性上的差异且通过仿真验证了新型场限环终端与新型VLD终端随工艺参数漂移发生的变化且分析了原因。随着注入能量、注入剂量、推结时间、推结温度等工艺条件的改变时,VLD结构的形貌如结深,最高浓度等会发生变化,进而影响终端的击穿电压。并且对比了VLD终端与场限环终端的尺寸及工艺容差,分析了两种终端各自的优点。
【图文】：

雪崩过程

反偏PN结耗尽区
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN386

【参考文献】

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本文编号：2677831