三明治结构终端的IGBT设计

发布时间：2022-02-15 21:15

　　IGBT是我国在高铁、汽车动力系统、家电等领域实现自主可控的核心功率半导体器件,通过近10年来的不懈努力,进行工艺技术和设计技术的不断公关,我国的IGBT有了长足的进步。但和国际IGBT先进厂家对比,我国IGBT的设计制造能力仍有较大差距,包括IGBT结构（元胞、终端）薄片加工技术等。在IGBT的终端技术方面,目前国内以场板加场限环的终端结构为主,占用面积较大,因而亟待进行面积利用率更高的新型IGBT终端研究。本文以此为契机,基于国内现有工艺平台设计一款电压等级为650 V的具有三明治结构终端的IGBT。本文首先阐述终端耐压原理,简要分析介绍几种基本的终端结构。其次,结合RESURF技术和前人设计经验,提出三明治结构终端,利用数值仿真软件MEDICI分析研究终端结构参数,包括埋层长度、深度、宽度、掺杂浓度、界面电荷等对终端电学特性的影响。基于国内IGBT工艺制造平台,综合考虑器件结构、终端与元胞工艺兼容性问题,设计一套耐压等级为650 V的三明治结构终端IGBT的工艺流程,利用工艺仿真软件TSUPREM4验证工艺的可行性,探究工艺参数对IGBT元胞和三明治终端结构的影响。然后,利用ME... 

【文章来源】：电子科技大学四川省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 IGBT器件发展概况
    1.3 本课题的研究意义
    1.4 本论文的主要工作
第二章 IGBT原理
    2.1 结反向击穿原理
        2.1.1 雪崩击穿
        2.1.2 热击穿
        2.1.3 曲面结耐压
    2.2 终端技术
        2.2.1 等位环
        2.2.2 场板
        2.2.3 场限环
        2.2.4 JTE和VLD
        2.2.5 深槽终端
    2.3 TrenchFSIGBT静态特性
        2.3.1 阻断特性
        2.3.2 正向导通特性
    2.4 TrenchFSIGBT开关特性
    2.5 本章小结
第三章 三明治结构终端工作原理分析
    3.1 三明治终端结构
    3.2 埋层长度对终端的影响
    3.3 埋层深度对终端的影响
    3.4 埋层掺杂浓度对终端的影响
    3.5 埋层厚度对终端的影响
    3.6 界面电荷对终端的影响
    3.7 本章小结
第四章 三明治结构终端的IGBT工艺设计与仿真
    4.1 工艺流程设计
    4.2 IGBT元胞设计
        4.2.1 N型基区外延参数
        4.2.2 背面参数优化
        4.2.3 台面宽度优化
        4.2.4 MOS结构P型体区优化
        4.2.5 槽结构参数优化
        4.2.6 虚栅设计
    4.3 三明治结构终端设计
        4.3.1 埋层工艺参数
        4.3.2 终端注入剂量工艺容差
        4.3.3 三明治结构耐压随温度的变化
        4.3.4 三明治结构终端耐压受界面电荷的影响
        4.3.5 与常规场限环终端的对比
    4.4 版图设计
    4.5 本章小结
第五章 结论
致谢
参考文献
攻读硕士研究生期间取得的成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]中车时代电气:突破“机车之核”技术壁垒[J]. 王倩倩.  国资报告. 2017(09)
[2]IGBT潜在市场巨大 中国厂商与国际品牌尚存差距[J].   电源世界. 2017 (03)
[3]中国IGBT制造业发展、现状与问题的思考[J]. 亢宝位.  智能电网. 2013(01)
[4]功率半导体器件基础[J]. B.J.巴利加,韩郑生,陆江,宋李梅,孙宝刚.  电力电子. 2013 (03)
[5]1200V Reverse Conducting IGBTs for Soft-Switching Applications[J]. O.Hellmund,L.Lorenz,H.Ruething.  电力电子. 2005(05)
[6]1200V Reverse Conducting IGBTs for Soft-Switching Applications[J]. O.Hellmund,L.Lorenz,H.Ruething.  电力电子. 2005 (05)
[7]用掺氧多晶硅钝化技术制造高可靠高压晶体管[J]. 王军,杨晓智.  半导体情报. 2001(02)
[8]提高器件耐压的非均匀氧化层场板技术[J]. 张波.  半导体技术. 1988(04)



本文编号：3627279