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基于载流子抽取模型的Trench Gate/Field-stop IGBT驱动器有源箝位功能分析 被引量:1
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作者 陈玉香 罗皓泽 +1 位作者 李武华 何湘宁 《电源学报》 CSCD 2016年第6期136-142,共7页
针对Trench gate/Field-stop IGBT结构特有的关断过程中集电极电流下降率不可控问题,引入了载流子抽取模型来模拟器件关断过程中的集电极电流下降阶段器件内部载流子的动态行为特性,并以此为基础分析了驱动器为适应Trench gate/Field-St... 针对Trench gate/Field-stop IGBT结构特有的关断过程中集电极电流下降率不可控问题,引入了载流子抽取模型来模拟器件关断过程中的集电极电流下降阶段器件内部载流子的动态行为特性,并以此为基础分析了驱动器为适应Trench gate/Field-Stop IGBT结构这种关断特性而引入的有源箝位功能的作用机理,验证了载流子抽取模型在器件级与电路级交互作用分析中的实用性,为后续实现器件与电路的最佳匹配奠定了基础。 展开更多
关键词 trench gate/Field-Stop igbt 集电极电流下降率 不可控性 载流子抽取模型 有源箝位功能
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一种650 V微沟槽IGBT设计与优化
2
作者 陈冠谋 冯全源 陈晓培 《微电子学》 CAS 北大核心 2024年第4期659-664,共6页
介绍了关于IGBT的注入增强原理,以及使用Sentaurus TCAD软件对不同Mesa宽度以及不同沟槽栅长度的器件进行了仿真优化。根据仿真结果以及第三代FS Trench设计平台,设计了一款650 V MPT-IGBT(Micro-Pattern Trench IGBT)。根据流片样品的... 介绍了关于IGBT的注入增强原理,以及使用Sentaurus TCAD软件对不同Mesa宽度以及不同沟槽栅长度的器件进行了仿真优化。根据仿真结果以及第三代FS Trench设计平台,设计了一款650 V MPT-IGBT(Micro-Pattern Trench IGBT)。根据流片样品的测试结果表明,相比于传统的元胞节距(pitch)为4.5μm IGBT,本文的器件可以在降低39%正向压降的同时,关断损耗降低50.6%,实现相对于传统IGBT性能的提升。且该器件结构完全兼容现有的制造工艺,不需要额外进行制造工艺的研发。 展开更多
关键词 igbt 微沟槽绝缘栅二极管 沟槽栅 关断损耗 注入增强
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1700 V精细沟槽栅IGBT器件设计
3
作者 郑婷婷 《半导体技术》 CAS 北大核心 2024年第4期310-315,329,共7页
为了改善绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件关断损耗和导通压降之间的折中关系,同时降低器件制造成本,基于1 700 V电压平台设计了一种采用精细沟槽栅结构的IGBT。采用TCAD软件进行仿真,研究衬底电阻率、衬底厚度、沟槽栅深度、沟槽栅宽度、... 为了改善绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件关断损耗和导通压降之间的折中关系,同时降低器件制造成本,基于1 700 V电压平台设计了一种采用精细沟槽栅结构的IGBT。采用TCAD软件进行仿真,研究衬底电阻率、衬底厚度、沟槽栅深度、沟槽栅宽度、载流子存储层注入剂量、沟槽栅元胞结构等因素对精细沟槽栅IGBT器件性能参数的影响,确定了最优工艺参数,并对1 700 V精细沟槽栅IGBT芯片进行流片和封装。测试结果显示,相比普通沟槽栅IGBT模块,1 700 V精细沟槽栅IGBT模块在芯片面积减小34.2%的情况下,关断损耗降低了8.6%,导通压降仅升高5.5%,器件性价比得到了优化。 展开更多
关键词 精细沟槽栅结构 绝缘栅双极型晶体管(igbt) TCAD仿真 元胞结构 器件性价比
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600V新型槽栅内透明集电极IGBT的仿真 被引量:3
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作者 张惠惠 胡冬青 +3 位作者 吴郁 贾云鹏 周新田 穆辛 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第10期745-749,775,共6页
针对低压透明集电极绝缘栅双极晶体管(ITC-IGBT)制造难度高的问题,基于内透明集电极(ITC)技术,将点注入局部窄台面(PNM)槽栅结构应用于IGBT中,提出一种600 V新型槽栅内透明集电极IGBT。采用仿真工具ISE-TCAD,对PNM-ITC-IGBT的导通特性... 针对低压透明集电极绝缘栅双极晶体管(ITC-IGBT)制造难度高的问题,基于内透明集电极(ITC)技术,将点注入局部窄台面(PNM)槽栅结构应用于IGBT中,提出一种600 V新型槽栅内透明集电极IGBT。采用仿真工具ISE-TCAD,对PNM-ITC-IGBT的导通特性、开关特性、短路特性等进行仿真,重点研究局域载流子寿命控制层的位置及其对内载流子寿命的影响,并与普通槽栅内透明集电极IGBT进行对比。结果表明,新结构具有较低的通态压降和关断损耗,尤其在短路特性方面,提高了槽栅IGBT的抗烧毁能力,且局域载流子寿命控制层的位置和寿命存在最佳范围。 展开更多
关键词 绝缘栅双极晶体管(igbt 内透明集电极(ITC) 槽栅 点注入 局部窄台面(PNM)
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槽栅IGBT硅化物自对准技术研究 被引量:2
5
作者 袁寿财 朱长纯 刘君华 《电子器件》 CAS 2002年第4期420-423,共4页
本文设计了一种全自对准的槽栅 IGBT(绝缘栅双极晶体管 )结构 ,其工艺简单 ,全套工艺只有两张光刻版 ,是现有 IGBT工艺中最少的 ,而且两次光刻之间没有套刻关系 ,避免了套刻误差 ,提高了工艺成品率。同时 ,降低了制版费用和制造成本。... 本文设计了一种全自对准的槽栅 IGBT(绝缘栅双极晶体管 )结构 ,其工艺简单 ,全套工艺只有两张光刻版 ,是现有 IGBT工艺中最少的 ,而且两次光刻之间没有套刻关系 ,避免了套刻误差 ,提高了工艺成品率。同时 ,降低了制版费用和制造成本。设计了一种独特的 IGBT多重沟道短路结构 ,有效的防止闩锁。用氧化层硬掩膜和先进的硅化物工艺实现金属接触全自对准 ,可使元包尺寸减小到 2μm甚至更小 ,增加了 IGBT芯片单位面积的元包密度和沟道宽度 ,提高了电流 ,使器件导通电阻低于 0 .2 3mΩ / cm2 。用砷 (As)掺杂代替磷 (P) ,可有效提高源区表面浓度 ,实现浅结工艺。 展开更多
关键词 igbt 槽栅 全自对准 硅化物 多重沟道短路 绝缘栅双极晶体管
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沟槽栅IGBT关键技术研究 被引量:3
6
作者 黄建伟 杨鑫著 +3 位作者 刘根 罗海辉 余伟 谭灿健 《大功率变流技术》 2015年第2期57-61,共5页
与平面栅IGBT相比,沟槽栅IGBT能显著改善通态压降与关断能量的折衷关系,更适用于中低压高频应用领域。针对沟槽栅IGBT技术的挑战(主要包含沟槽刻蚀、栅氧生长、沟槽多晶硅填充等),研究并开发了沟槽栅一系列关键工艺:形貌优良的沟槽槽型... 与平面栅IGBT相比,沟槽栅IGBT能显著改善通态压降与关断能量的折衷关系,更适用于中低压高频应用领域。针对沟槽栅IGBT技术的挑战(主要包含沟槽刻蚀、栅氧生长、沟槽多晶硅填充等),研究并开发了沟槽栅一系列关键工艺:形貌优良的沟槽槽型,质量完好的栅氧生长工艺以及具备优良均匀性的原位掺杂多晶硅填充工艺等。采用改进工艺后的沟槽栅IGBT芯片具有良好的电学性能,展示出优异的栅氧特性,顺利通过了高温动、静态等多项测试,较平面栅IGBT体现出压降和损耗优势。 展开更多
关键词 沟槽栅igbt 沟槽刻蚀 栅氧生长 多晶硅填充
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沟槽栅IGBT深槽工艺研究 被引量:4
7
作者 罗海辉 黄建伟 +1 位作者 Ian Deviny 刘国友 《大功率变流技术》 2013年第2期8-12,共5页
基于Lam 4420反应离子刻蚀(RIE)设备和Cl2气体开发了适用于沟槽栅IGBT的深槽等离子刻蚀工艺。通过调整HBr、O2和SF6等添加气体含量得到了无底切、底角圆滑、槽壁斜度3°左右、深度6μm的沟槽;通过系统优化气体流量、气压、电极间距... 基于Lam 4420反应离子刻蚀(RIE)设备和Cl2气体开发了适用于沟槽栅IGBT的深槽等离子刻蚀工艺。通过调整HBr、O2和SF6等添加气体含量得到了无底切、底角圆滑、槽壁斜度3°左右、深度6μm的沟槽;通过系统优化气体流量、气压、电极间距和RF功率等工艺参数,得到了<5%的硅片内不均匀性,刻蚀速率可达800 nm/min。在完成CF4/Ar刻蚀和牺牲氧化等后续工艺后,槽型得到进一步改善。 展开更多
关键词 沟槽栅igbt 等离子刻蚀 CL2 槽型
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全自对准双掩模槽栅IGBT设计与样品制备 被引量:1
8
作者 袁寿财 《半导体光电》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期203-207,共5页
基于侧墙自对准和金属硅化物等VLSI先进工艺实现全自对准的多晶硅反刻及栅源金属连接,并用氮化锆(ZrN)代替二氧化硅做硬掩模,由于氮化锆(ZrN)膜更薄使膜应力更小,设计出用两张掩模版制作trench绝缘栅双极晶体管(IGBT)的工艺流程,给出了... 基于侧墙自对准和金属硅化物等VLSI先进工艺实现全自对准的多晶硅反刻及栅源金属连接,并用氮化锆(ZrN)代替二氧化硅做硬掩模,由于氮化锆(ZrN)膜更薄使膜应力更小,设计出用两张掩模版制作trench绝缘栅双极晶体管(IGBT)的工艺流程,给出了初步的实验结果。该设计减少了IGBT制作的工艺步骤,降低了器件制作成本,同时缩小了元包尺寸,增加了trench结构的元包密度和单位芯片面积的沟道宽度。 展开更多
关键词 igbt 槽栅 全自对准 硅化物 侧墙
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600V槽栅IGBT优良性能的机理分析
9
作者 吴郁 周璇 +5 位作者 金锐 胡冬青 贾云鹏 谭健 赵豹 李哲 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1313-1317,共5页
槽栅结构对功率绝缘栅双极晶体管(insulate gate bipolar transistor,IGBT)的影响主要是n-漂移区的电导调制而不是对沟道电阻的改善,为了论证这一问题,采用仿真工具Sentaurus TCAD,针对600 V的Trench IGBT和Planar IGBT两种结构的阻断... 槽栅结构对功率绝缘栅双极晶体管(insulate gate bipolar transistor,IGBT)的影响主要是n-漂移区的电导调制而不是对沟道电阻的改善,为了论证这一问题,采用仿真工具Sentaurus TCAD,针对600 V的Trench IGBT和Planar IGBT两种结构的阻断特性、导通特性和开关特性等进行仿真分析,重点研究了2种结构在导通态时n-漂移区和沟道区各自所占的通态压降的比例以及n-漂移区内的过剩载流子数量.结果表明:2种结构的沟道区压降所占比例较小且相差很少,槽栅结构的n-漂移区内载流子数量远超平面栅结构,电导调制效果更好,即槽栅结构主要是对n-漂移区的电导调制的改善.同时研究了2种IGBT结构的E_(off)-V_(CE(on))折中曲线,发现槽栅IGBT具有更低的通态压降和关断损耗. 展开更多
关键词 绝缘栅双极晶体管(insulate gate BIPOLAR transistor igbt) 槽栅 平面栅 通态压降 关断损耗
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基于电荷补偿的槽栅IGBT设计和工艺研究
10
作者 袁寿财 乐江源 +1 位作者 宋力 刘亚媚 《赣南师范学院学报》 2015年第3期30-33,共4页
大功率半导体器件是现代工业和国防进行能量转换及控制的核心器件,也是制约我国电力电子技术水平和竞争力提升的关键器件.本文以降低器件导通电阻和功耗、提高击穿电压为目标研究电荷补偿槽栅IGBT,着重器件结构创新和关键工艺优化.电荷... 大功率半导体器件是现代工业和国防进行能量转换及控制的核心器件,也是制约我国电力电子技术水平和竞争力提升的关键器件.本文以降低器件导通电阻和功耗、提高击穿电压为目标研究电荷补偿槽栅IGBT,着重器件结构创新和关键工艺优化.电荷补偿槽栅IGBT导通电阻与器件间隔排列的p、n区半导体层厚及击穿电压成正比,相比传统IGBT导通电阻正比于击穿电压2.5次方理论,同等击穿电压下,允许n区有更高的掺杂浓度,这降低了器件的导通电阻和功耗.采用倾斜角离子注入制作电荷补偿结构,调节注入倾斜角和优化注入剂量是精确控制n区掺杂浓度的有效方法,也是保证器件电参数指标的关键制作工艺.用难熔金属硅化物设计双掩膜版的全自对准制作工艺,系统研究电荷补偿槽栅IGBT工艺制作原理,探索保证器件电参数指标的制作工艺控制机制,提出电荷补偿槽栅IGBT结构和版图设计优化方法和制作工艺参数优化方法. 展开更多
关键词 电荷补偿 槽栅igbt 全自对准制作工艺 研究 硅化物 掩膜 漂移区
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IGBT向大容量演变的若干问题 被引量:4
11
作者 王正元 《电力电子》 2004年第5期75-79,共5页
介绍了迄今为止演变出的五代IGBT产品的特点,指出IGBT今后的发展趋势和需要进一步解决的问题。
关键词 igbt 平面栅穿通型 精密平面栅穿通型 沟槽栅 非穿通型 电场截止型 逆导型 注入增强型 高频型 双向型
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4500 V沟槽栅IGBT芯片的设计与研制 被引量:2
12
作者 李立 王耀华 +2 位作者 高明超 刘江 金锐 《中国电力》 CSCD 北大核心 2020年第12期30-36,共7页
为提升IGBT单芯片的电流密度,掌握高压沟槽栅IGBT技术,进行4500 V沟槽栅IGBT芯片的研制。使用TCAD仿真软件,对4500 V沟槽栅IGBT的衬底材料、载流子储存层设计、沟槽宽度、沟槽深度、假栅结构等方面进行研究和仿真分析,明确各方面设计与... 为提升IGBT单芯片的电流密度,掌握高压沟槽栅IGBT技术,进行4500 V沟槽栅IGBT芯片的研制。使用TCAD仿真软件,对4500 V沟槽栅IGBT的衬底材料、载流子储存层设计、沟槽宽度、沟槽深度、假栅结构等方面进行研究和仿真分析,明确各方面设计与芯片性能的关系。根据总体设计目标,确定相应的芯片结构和工艺参数,并对4500 V沟槽栅IGBT芯片进行流片验证。验证结果显示:4500 V沟槽栅IGBT芯片的测试结果符合设计预期,芯片的额定电流、导通压降、开通损耗和关断损耗等关键参数相比平面栅IGBT芯片有明显优化。 展开更多
关键词 沟槽栅 igbt 仿真 衬底 载流子存储层 假栅结构
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逆导型沟槽FS IGBT的设计与实现
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作者 邓小社 郭绪阳 +2 位作者 李泽宏 张波 张大成 《半导体技术》 CSCD 北大核心 2017年第9期669-674,695,共7页
逆导型沟槽场终止绝缘栅双极型晶体管(RC Trench FS IGBT)是一种新型的功率半导体器件,具有成本低、体积小、可靠性高等优点。设计并实现了一款1 200 V逆导型沟槽FS IGBT。重点研究了逆导型绝缘栅门极晶体管(RC IGBT)特有的回扫现象,以... 逆导型沟槽场终止绝缘栅双极型晶体管(RC Trench FS IGBT)是一种新型的功率半导体器件,具有成本低、体积小、可靠性高等优点。设计并实现了一款1 200 V逆导型沟槽FS IGBT。重点研究了逆导型绝缘栅门极晶体管(RC IGBT)特有的回扫现象,以及如何从结构设计上消除回扫现象,其次,对RC IGBT在不同的载流子寿命下,进行了开关特性、反向恢复特性的仿真。研究结果发现随着载流子寿命的降低,其开关时间、反向恢复特性都有一定程度的改善。依据器件的最优化设计进行了流片。测试结果验证了不同设计对电流回扫现象的影响,以及不同少子寿命下导通特性和反向恢复特性的变化规律,器件的性能得到优化。 展开更多
关键词 逆导型沟槽场终止绝缘栅双极型晶体管(RC trench FS igbt) 载流子寿命 反向恢复时间 回扫现象 开关特性
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3300 V沟槽栅IGBT的衬底材料的优化设计 被引量:1
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作者 刘江 高明超 +5 位作者 朱涛 冷国庆 王耀华 金锐 温家良 潘艳 《半导体技术》 CSCD 北大核心 2017年第11期855-859,880,共6页
使用TCAD仿真软件对3 300 V沟槽栅IGBT的静态特性进行了仿真设计。重点研究了衬底材料参数、沟槽结构对器件击穿电压、电场峰值等参数的影响。仿真结果表明,随衬底电阻率增加,击穿电压增加,饱和电压和拐角位置电场峰值无明显变化;随衬... 使用TCAD仿真软件对3 300 V沟槽栅IGBT的静态特性进行了仿真设计。重点研究了衬底材料参数、沟槽结构对器件击穿电压、电场峰值等参数的影响。仿真结果表明,随衬底电阻率增加,击穿电压增加,饱和电压和拐角位置电场峰值无明显变化;随衬底厚度增加,击穿电压增加,饱和电压增加,拐角位置电场峰值降低;随沟槽宽度增加,饱和电压降低,击穿电压和拐角位置电场峰值无明显变化;随沟槽深度增加,饱和电压降低,击穿电压无明显变化,拐角位置电场峰值增加;随沟槽拐角位置半径增加,击穿电压和饱和电压无明显变化,但拐角位置电场峰值减小。选择合适的衬底材料对仿真结果进行实验验证,实验结果与仿真结果相符,制备的IGBT芯片击穿电压为4 128 V,饱和电压约为2.18 V。 展开更多
关键词 绝缘栅双极晶体管(igbt) 沟槽栅 衬底材料 击穿电压 饱和电压
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1200V沟槽栅/平面栅场截止型IGBT短路耐量特性研究 被引量:1
15
作者 陈天 杨晓鸾 季顺黄 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期111-119,共9页
研究了沟槽栅与平面栅结构1 200V/20A场截止(Field-stop)型(绝缘栅双极型晶体管)(IGBT)的短路耐量特性,从测试电路参数与器件本身的结构与工艺两方面对具有沟槽栅及平面栅结构的场截止型IGBT进行了探究,其中热耗散为引起击穿的主要原因... 研究了沟槽栅与平面栅结构1 200V/20A场截止(Field-stop)型(绝缘栅双极型晶体管)(IGBT)的短路耐量特性,从测试电路参数与器件本身的结构与工艺两方面对具有沟槽栅及平面栅结构的场截止型IGBT进行了探究,其中热耗散为引起击穿的主要原因。实际制作了沟槽栅-场截止型IGBT,采用优化的正面沟槽结构结合背面场截止薄片工艺,选择了合适的集电极-发射极间的饱和电流保证器件具有较低的导通压降的同时减少了焦耳热的产生,提升了芯片自身的抗短路能力(tsc>12μs),有利于沟槽栅IGBT应用的可靠性。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管 短路耐量 沟槽栅 平面栅 场截止
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沟槽栅IGBT结构参数设计与动、静态性能优化(英文) 被引量:1
16
作者 Luther Ngwendson 朱春林 Ian Deviny 《大功率变流技术》 2017年第5期16-20,共5页
近年来,随着沟槽栅软穿通技术的发展,IGBT的性能不断提升。沟槽栅IGBT的动、静态性能与栅结构、载流子存储层、软穿通缓冲层等密切相关。在实际应用中,需根据不同的应用需求如低导通压降、低关断损耗或宽安全工作区性能等,对IGBT的综合... 近年来,随着沟槽栅软穿通技术的发展,IGBT的性能不断提升。沟槽栅IGBT的动、静态性能与栅结构、载流子存储层、软穿通缓冲层等密切相关。在实际应用中,需根据不同的应用需求如低导通压降、低关断损耗或宽安全工作区性能等,对IGBT的综合性能进行优化设计。本文研究了沟槽栅IGBT的结构设计参数对器件性能的影响,并在此基础上探索了基于低电感应用条件的电动汽车IGBT的参数设计。 展开更多
关键词 绝缘栅双极晶体管 设计参数 沟槽栅 软穿通
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一种沟槽-场限环复合终端结构的设计
17
作者 高兰艳 冯全源 李嘉楠 《微电子学》 CAS 北大核心 2024年第1期122-126,共5页
为了改善硅功率器件击穿电压性能以及改善IGBT电流的流动方向,提出了一种沟槽-场限环复合终端结构。分别在主结处引入浮空多晶硅沟槽,在场限环的左侧引入带介质的沟槽,沟槽右侧与场限环左侧横向扩展界面刚好交接。结果表明,这一结构改善... 为了改善硅功率器件击穿电压性能以及改善IGBT电流的流动方向,提出了一种沟槽-场限环复合终端结构。分别在主结处引入浮空多晶硅沟槽,在场限环的左侧引入带介质的沟槽,沟槽右侧与场限环左侧横向扩展界面刚好交接。结果表明,这一结构改善了IGBT主结电流丝分布,将一部分电流路径改为纵向流动,改变了碰撞电离路径,在提高主结电势的同时也提高器件终端结构的可靠性;带介质槽的场限环结构进一步缩短了终端长度,其横纵耗尽比为3.79,较传统设计的场限环结构横纵耗尽比减少了1.48%,硅片利用率提高,进而减小芯片面积,节约制造成本。此方法在场限环终端设计中非常有效。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型晶体管(igbt) 复合终端 场限环 沟槽设计 功率器件
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An improved trench gate super-junction IGBT with double emitter
18
作者 戴伟楠 祝靖 +2 位作者 孙伟锋 杜益成 黄克琴 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 2015年第1期95-100,共6页
An improved trench gate super-junction insulated-gate bipolar transistor is presented. The improved structure contains two emitter regions. The first emitter region of the device works as the conventional structure,wh... An improved trench gate super-junction insulated-gate bipolar transistor is presented. The improved structure contains two emitter regions. The first emitter region of the device works as the conventional structure,which can absorb both the electron current and hole current. The second emitter on the top of the p-pillar acts as the hole current diverter, leading to an improved latch-up capability without sacrificing the off-state breakdown voltage(BV) and turn-off loss. The simulation shows that the latch-up limit of the SJ-IGBT increases from 15000 to 28300 A/cm^2 at VGE D10 V, the BV is 810 V, and the turn off loss is 6.5 m J/cm^2 at Von D1.2 V. 展开更多
关键词 trench gate super-junction(SJ) insulated-gate bipolar transistor(igbt latch-up
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