SOI横向绝缘栅双极型晶体管新结构设计及其性能研究

发布时间：2022-12-10 11:40

　　绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT）兼顾双极结型晶体管和金属氧化物场效应管的优点,易控制,导通电压低、电流密度大,击穿电压高,是目前最重要的功率半导体器件之一。与集成电路和SOI（Silicon-on-Insulator）技术结合后形成的SOI横向绝缘栅双极型晶体管（Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor,LIGBT）,可以实现集成度更高、功耗更低、隔离性能更好的微电子系统,在电源管理、各种电子设备驱动、智能开关等领域应用广泛。LIGBT的市场需求非常强劲,但它的技术长期被国外少数企业垄断,在国家大力发展半导体行业的政策支持背景下,对高性能LIGBT的研究很有意义。高性能LIGBT需要更高的关断速度、更低的关断功耗、更小的导通电压、更高的电流密度。本文研究短路阳极结构发生负阻现象与阳极区电阻的关系,针对关断功耗与导通电压的折中关系,研究器件感性负载关断时非平衡载流子与漂移区埋层的关系,研究导通时器件闩锁触发和退出的机理,据此分别提出三类新结构,来提升LIGBT的性能。本论文的创新点... 

【文章页数】：113 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 功率半导体器件概述
    1.2 LIGBT发展和技术
        1.2.1 阴极工程
        1.2.2 漂移区工程
        1.2.3 阳极工程
    1.3 主要工作和创新点
第二章 阳极区改进结构SOI-LIGBT
    2.1 具有L型抽取路径的SOI-LIGBT
        2.1.1 器件结构
        2.1.2 工作机理
        2.1.3 结果分析
        2.1.4 制备工艺流程
    2.2 具有双L型抽取路径的SOI-LIGBT
        2.2.1 器件结构
        2.2.2 工作机理
        2.2.3 结果分析
        2.2.4 制备工艺流程
    2.3 本章小结
第三章 漂移区改进结构SOI-LIGBT
    3.1 具有横向变掺杂埋层的SOI-LIGBT
        3.1.1 器件结构
        3.1.2 关断机理
        3.1.3 结果分析
        3.1.4 制备工艺流程
    3.2 具有横向变掺杂埋层的TG SOI-LIGBT
        3.2.1 器件结构
        3.2.2 关断机理
        3.2.3 结果分析
        3.2.4 制备工艺流程
    3.3 本章小结
第四章 阴极区改进结构SOI-LIGBT
    4.1 器件结构
    4.2 工作机理
        4.2.1 通态线性区工作机理
        4.2.2 通态饱和区工作机理
    4.3 结果分析
        4.3.1 正向导通特性
        4.3.2 各参数对器件正向伏安特性的影响
        4.3.3 正向击穿特性
        4.3.4 关断特性
        4.3.5 关断功耗与导通电压之间的折中关系
        4.3.6 与其它器件的特性比较
    4.4 制备工艺流程
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 后续工作展望
参考文献
附录1 攻读博士学位期间撰写的论文
附录2 攻读博士学位期间参加的科研项目
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]A dual-gate and dielectric-inserted lateral trench insulated gate bipolar transistor on a silicon-on-insulator substrate[J]. 付强,张波,罗小蓉,李肇基.  Chinese Physics B. 2013(07)
[2]功率半导体器件与功率集成技术的发展现状及展望[J]. 孙伟锋,张波,肖胜安,苏巍,成建兵.  中国科学:信息科学. 2012(12)



本文编号：3716687