薄SOI基高速低功耗IGBT机理与特性研究
发布时间：2022-12-05 01:38
现代工业和高新科技的迅猛发展急需电力能源的供应保障,功率半导体器件作为支撑电能高效化、能源环保化利用的中流砥柱,承担着电能处理和转换的枢纽作用,支撑着国家各项重大战略发展目标。绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT）器件是结合了场效应晶体管和双极结型晶体管两种器件优势的复合全控型、电压驱动式功率半导体器件,具有输入阻抗大、驱动功率小、导通压降低的优势,被广泛应用于绿色新能源、轨道交通输运、高压电网传输、工业自动化产业中。薄膜SOI LIGBT器件为基于功率变换器的各类变换系统在能效、成本、集成小型化以及稳定性等方面提供了显著的优势。但是由于IGBT注入效应所带来电导调制,使得导通电压VON得到改善的同时,在其关断阶段也带来了长时间的拖尾电流,限制了其关断性能。薄膜SOI LIGBT受限于Si-SiO2界面复合及等效JFET区的影响,导通电压VON与关断损耗EOFF之间的矛盾关系尤甚,饱和电流能力较弱。本文针对上述薄膜SOI LIGBT器件的科学...
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 IGBT的发展与技术
1.2.1 分立与可集成IGBT器件
1.2.2 高速低损耗SOI LIGBT发展概述
1.3 本文的主要贡献与创新
1.4 本论文的结构安排
第二章 薄膜SOI LIGBT工作机理与特性分析
2.1 薄膜SOI的特点和优势
2.2 薄SOI LIGBT电学特性分析
2.2.1 工作机理
2.2.2 抗闩锁特性分析
2.2.3 改进薄膜SOI LIGBT器件性能的难点
2.3 薄膜SOI LIGBT耐压技术与双极击穿折回
2.3.1 耐压技术
2.3.2 薄SOI基 LIGBT的双极击穿折回现象
2.4 提升薄膜SOI LIGBT电流能力的典型技术分析
2.4.1 多沟道技术
2.4.2 U型沟道技术
2.4.3 载流子增强技术
2.5 阳极电势控制理论
2.6 本章小结
第三章 变厚漂移区的薄膜SOI折叠栅LIGBT研究
3.1 结构特征与机理分析
3.1.1 阻断耐压机理分析
3.1.2 导通机理分析
3.2 静态特性仿真分析
3.2.1 正向阻断特性
3.2.2 正向导通特性
3.3 动态特性仿真分析
3.3.1 关断特性
3.3.2 短路能力
3.4 器件工艺流程设计
3.5 本章小结
第四章 双凹槽薄膜SOI LIGBT器件研究
4.1 器件结构与机理
4.1.1 正向导通机理分析
4.1.2 关断机理分析
4.2 静态特性仿真分析
4.2.1 阻断特性仿真分析
4.2.2 导通特性仿真分析
4.3 动态特性仿真分析
4.3.1 关断特性仿真分析
4.3.2 短路特性仿真分析
4.4 器件工艺流程设计
4.4.1 器件工艺步骤
4.4.2 局部氧化工艺仿真
4.4.3 吸硼排磷效应
4.5 本章小结
第五章 全文总结与展望
5.1 全文总结
5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻硕期间取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]IGBT新技术及发展趋势[J]. 张金平,赵倩,高巍,李泽宏,任敏,张波. 大功率变流技术. 2017(05)
[2]IGBT载流子增强技术发展概述[J]. 沈千行,张须坤,张广银,杨飞,谭骥,田晓丽,卢烁今,朱阳军. 半导体技术. 2016(10)
[3]IGBT器件的发展现状以及在智能电网中的应用[J]. 金锐,于坤山,张朋,刘先正,何维国,刘隽. 智能电网. 2013(02)
[4]SOI技术优势及制造技术[J]. 林云. 硅谷. 2012(13)
[5]SOI—纳米技术时代的高端硅基材料[J]. 林成鲁. 微电子学. 2008(01)
[6]IGBT技术的发展历史和最新进展[J]. 王正元,由宇义珍,宋高升. 电力电子. 2004(05)
[7]IGBT技术的发展历史和最新进展[J]. 王正元,由宇义珍,宋高升. 电力电子. 2004 (05)
博士论文
[1]薄层SOI高压LDMOS器件模型与特性研究[D]. 王卓.电子科技大学 2015
[2]基于介质电场增强理论的SOI横向高压器件与耐压模型[D]. 罗小蓉.电子科技大学 2007
[3]SOI横向高压器件耐压模型和新器件结构研究[D]. 郭宇锋.电子科技大学 2005
硕士论文
[1]硅基横向功率器件耐压新技术—漂移区形状调制技术[D]. 黄示.南京邮电大学 2014
本文编号：3709408
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 IGBT的发展与技术
1.2.1 分立与可集成IGBT器件
1.2.2 高速低损耗SOI LIGBT发展概述
1.3 本文的主要贡献与创新
1.4 本论文的结构安排
第二章 薄膜SOI LIGBT工作机理与特性分析
2.1 薄膜SOI的特点和优势
2.2 薄SOI LIGBT电学特性分析
2.2.1 工作机理
2.2.2 抗闩锁特性分析
2.2.3 改进薄膜SOI LIGBT器件性能的难点
2.3 薄膜SOI LIGBT耐压技术与双极击穿折回
2.3.1 耐压技术
2.3.2 薄SOI基 LIGBT的双极击穿折回现象
2.4 提升薄膜SOI LIGBT电流能力的典型技术分析
2.4.1 多沟道技术
2.4.2 U型沟道技术
2.4.3 载流子增强技术
2.5 阳极电势控制理论
2.6 本章小结
第三章 变厚漂移区的薄膜SOI折叠栅LIGBT研究
3.1 结构特征与机理分析
3.1.1 阻断耐压机理分析
3.1.2 导通机理分析
3.2 静态特性仿真分析
3.2.1 正向阻断特性
3.2.2 正向导通特性
3.3 动态特性仿真分析
3.3.1 关断特性
3.3.2 短路能力
3.4 器件工艺流程设计
3.5 本章小结
第四章 双凹槽薄膜SOI LIGBT器件研究
4.1 器件结构与机理
4.1.1 正向导通机理分析
4.1.2 关断机理分析
4.2 静态特性仿真分析
4.2.1 阻断特性仿真分析
4.2.2 导通特性仿真分析
4.3 动态特性仿真分析
4.3.1 关断特性仿真分析
4.3.2 短路特性仿真分析
4.4 器件工艺流程设计
4.4.1 器件工艺步骤
4.4.2 局部氧化工艺仿真
4.4.3 吸硼排磷效应
4.5 本章小结
第五章 全文总结与展望
5.1 全文总结
5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻硕期间取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]IGBT新技术及发展趋势[J]. 张金平,赵倩,高巍,李泽宏,任敏,张波. 大功率变流技术. 2017(05)
[2]IGBT载流子增强技术发展概述[J]. 沈千行,张须坤,张广银,杨飞,谭骥,田晓丽,卢烁今,朱阳军. 半导体技术. 2016(10)
[3]IGBT器件的发展现状以及在智能电网中的应用[J]. 金锐,于坤山,张朋,刘先正,何维国,刘隽. 智能电网. 2013(02)
[4]SOI技术优势及制造技术[J]. 林云. 硅谷. 2012(13)
[5]SOI—纳米技术时代的高端硅基材料[J]. 林成鲁. 微电子学. 2008(01)
[6]IGBT技术的发展历史和最新进展[J]. 王正元,由宇义珍,宋高升. 电力电子. 2004(05)
[7]IGBT技术的发展历史和最新进展[J]. 王正元,由宇义珍,宋高升. 电力电子. 2004 (05)
博士论文
[1]薄层SOI高压LDMOS器件模型与特性研究[D]. 王卓.电子科技大学 2015
[2]基于介质电场增强理论的SOI横向高压器件与耐压模型[D]. 罗小蓉.电子科技大学 2007
[3]SOI横向高压器件耐压模型和新器件结构研究[D]. 郭宇锋.电子科技大学 2005
硕士论文
[1]硅基横向功率器件耐压新技术—漂移区形状调制技术[D]. 黄示.南京邮电大学 2014
本文编号：3709408
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