李瑞贞[1]2003年在《偏移场板和场限环终端结构设计方法的研究》文中研究指明本文的工作分为两部分：场限环(FLR)终端结构和偏移场板(FP)终端结构的研究。首先详细介绍和比较了目前存在的叁种场限环终端设计方法。分步穷举法过于繁琐，耗费大量计算时间，没有多少实用价值。局部电离积分法的优点在于精确度高，但比较复杂，计算时间长，作者自己还编制了一套算法以加快收敛，对仿真软件也有特殊的要求，所以此方法的使用范围受到了限制。我们的方法优点在于简单实用，计算量小，通过对一个简单单场限环模型做击穿特性仿真得到BV-distance曲线，我们就可以查找得到完整的场限环终端结构。此方法适用于常用的器件仿真软件，对于软件没有什么特殊要求。仿真结果与试验数据表明，我们的方法在中压范围内可以取得与局部电离积分法相差无几的精确度。 界面电荷对场限环终端结构的击穿电压影响很大，严重的甚至可以使远离主结的场限环失去作用。为了使这种结构适用于实际生产，我们又研究了场限环加场板的复合结构——偏移场板结构的设计方法。用我们的方法设计的偏移场板结构不仅比场限环结构提高了击穿电压，而且部分地屏蔽了界面电荷对器件击穿电压的影响，提高了器件工作性能的稳定性。
赵庭[2]2009年在《VDMOSFET计算机仿真分析与设计》文中认为功率VDMOSFET因其输入阻抗高,开关速度快和热稳定性好等独特的优点而在各种功率开关应用中越来越引起人们的重视,为了减小器件本身功率损耗,希望器件的导通电阻和器件尺寸越小越好。因此如何减小器件单位面积的导通电阻和终端结构成为人们研究的重要课题。同时,VDMOSFET耗散功率也受其本身热阻抗限制,因此准确测量其热阻抗的值对器件优化设计十分重要。通过建立导通电阻R_(on)模型,对器件外延层厚度与掺杂浓度进行优化设计,然后详细分析了影响导通电阻大小的四个参数,根据该模型分析了电阻随各个结构参数的变化关系,总结出导通电阻设计思想,利用MEDICI软件进行测试,结果表明以上所优化设计的参数,在给定耐压要求时,基本达到要求。对于器件终端结构分别建立了场限环与场板结构的数学模型,通过对主结和环结击穿电场强度的分析,优化了环间距的大小。根据场板结构模型,通过分析主结与场板边缘的击穿电场强度,优化了场板长度与氧化层厚度值的大小,根据以上分析利用MEDICI对器件终端结构进行了测试,基本达到了设计的要求。提出了一种利用VDMOSFET的寄生PN结二极管Dsd作为温敏元件来测量功率VDMOS管热阻抗的方法;给出了温敏参数中温度系数和几类功率VDMOS管瞬态热阻抗的测量结果;讨论了对热阻抗测量准确度有较大影响的四个因素。其结果,在一定条件下进行的瞬态热阻抗测量可用来监测VDMOS管的芯片粘结质量和用作功率VDMOS管的快速热筛选。
陆界江[3]2009年在《1700V高压IGBT结终端保护技术仿真分析与工艺实现》文中研究表明近年来,电力电子技术飞速发展。然而,每一项新技术的出现和新装置的诞生都是以一代新器件的问世为契机。因此,电力电子器件是电力电子技术的基础和使其发展的强大动力。现代高压功率半导体器件IGBT(绝缘栅双极晶体管)作为第叁代电力电子的产品,在电力电子领域得到越来越广泛的应用。而现代高压功率半导体器件的阻断能力则是衡量其发展水平的一个非常重要的标志。为了提高其耐压能力,需要对器件进行终端结构设计,达到所要求的耐压标准。本文的主要目的是设计一款使击穿电压达到1700V的结终端结构。首先,从理论上分析出使器件击穿电压降低的几个主要因素。同时,根据国内现有工艺生产的实际特点,决定采用场板和场限环组合的保护技术作为设计的基本框架。其次,利用Medici二维器件模拟软件,并结合相关文献资料,根据器件整体设计要求,确定终端结构的一些基本参数(环间距、环宽度、场氧厚度、衬底浓度等)。以单个场限环为例,探讨了击穿电压随不同参数变化的一般规律。进而,根据理论计算和相关文献,确定该结构的场限环数。最后,确定终端结构参数的最初值,采用Medici进行模拟分析。从电压和电场分布上对该结构进行优化。利用定点优化的方法,从对终端结构影响最小的参数入手,通过对比分析,确定最终的参数,得到理想的模拟结果。在本课题的研究中,进行了大量的仿真模拟工作。设计的终端结构的模拟结果达到2000V。所在实习公司按设计进行了一次投片实验,结果为1850V,达到了设计的要求,误差在合理的范围之内,证明所设计的终端结构在实际生产中是可行且较易实现的。论文的研究工作为类似的设计提供了有益的参考。
张玉蒙[4]2017年在《FS结构的3300V IGBT终端设计》文中提出IGBT自诞生以来就以其优异的性能和广阔的应用前景激励着一代又一代工程师进行探索和研究。截至目前为止,高压IGBT的核心技术仍然掌握在国外少数几家公司手中。国内由于起步晚、工艺能力薄弱等原因一直处于追赶状态。对于高压IGBT而言,结终端的设计对于器件的耐压以及可靠性都有重要的意义。本文的主要工作就是设计出一种适用于3300V FS IGBT的终端结构。1、首先分析了功率器件的击穿原理以及主流终端结构的耐压机制,综合比较了各种终端结构的优势和不足。结合代工厂的工艺条件,最终选定了场限环结合双级场板这种终端结构进行设计。2、和代工厂协商制定工艺制造流程,仿真优化得到终端的各项基本参数。并且在设计的过程中选择了两种不同的表面电场分布进行设计对比。在此基础上,结合代工厂给定的版图设计规则制定版图方案,完成了版图的绘制,并交由代工厂流片。3、对流片回来的芯片进行测试,击穿电压达到4000V以上,满足3300V的设计目标。此外,我们挑选出一部分静态测试参数较好的器件进行高温反偏考核。考核结果显示,采用叁角形电场分布的终端结构的可靠性要优于均匀电场分布的终端结构。因此,我们所提出的叁角形电场分布终端是一种更为优化的终端结构。
李国延[5]2010年在《基于TANNER和SIPOS钝化的功率管终端CAD研究与应用》文中研究说明鉴于终端设计在功率晶体管设计中的重要地位,本文主要对目前广泛应用的终端结构的研究,探讨它们的优缺点。结合本公司特有的半绝缘掺氧多晶硅(SIPOS)表面钝化膜层,通过实验对比测试的方法,优选出适合本公司掺氧多晶硅钝化结构的理想终端设计结构,形成统一的设计规则。本文的工作共进行了叁个阶段的试验,采用TANNER计算机辅助设计软件,每次都在一块光刻掩膜版上同时制作多种结构进行对比,通过实际流片、在线测试以及产出后测试,特别是部分重复试验和提高标准后的测试,成功地解决了目前生产中遇到的一些产品比如型号为4**2等的叁角双线、4**8等的高温打火以及成品叁极管高温储存后参数变化率等特有的问题,找到了一些较理想的适合于掺氧多晶硅钝化的终端结构,在提升产品性能,提高产品可靠性方面起到了关键的作用。在场限环的设计中研究了“宽深比”对BVcbo反压大小的重要影响,对BVcbo反压大小影响的原因作了初步解释,最终通过实验给出了优化的“宽深比”,为以后进一步研究提供参考。
陈立力[6]2000年在《高压功率器件结终端的设计研究》文中研究说明本文利用简单的结终端技术——偏移场板技术对原来的GAT终端结构进行了改进，在不增加终端尺寸和工艺步骤的基础上将BV_(CBO)分别提高到700V和800V，从实验的结果看改进已经达到了预期的效果；同时选用偏移场板作为终端结构设计了2000V的高压IGBT的终端，从仿真结果和现阶段试验结果看，应该可以达到设计要求，并且终端区尺寸和SIEMENS公司的2000V NPT-IGBT的终端区尺寸大体相同，同时在国际上还没有见到用简单的偏移场板（场限环+场板）和SiO_2绝缘层实现这么高耐压的报道。 本文的设计工作主要是在SUN工作站上利用二维器件仿真软件MEDICI完成的，通过仿真得到了一些有用的结论可供后人设计终端结构时参考。
黄健华, 吕红亮, 张玉明, 张义门, 汤晓燕[7]2010年在《4H-SiC混合PiN/Schottky二极管的一种复合终端结构的研究》文中研究说明碳化硅以其优越的材料性能在功率器件领域得到广泛的研究和应用,同时混合PiN/Schottky二极管(MPS)是一种理想的整流器件。针对4H-SiCMPS器件设计并优化了一种带有偏移场板的场限环和结终端扩展的复合型终端结构,分析表明该终端结构能够获得比偏移场板的场限环结构更高的击穿电压,同时能有效缓解单个结终端扩展结构的击穿电压在低掺杂浓度区的下降程度。
闫彦飞[8]2014年在《4H-SiC肖特基二极管及结终端技术研究》文中进行了进一步梳理采用宽禁带半导体材料4H-SiC制作的肖特基势垒二极管SBD具有PN结二极管无法比拟的优越特性。国外对4H-SiC材料及其器件的研制和分析已经有了诸多报道,而国内在这方面的研究起步较晚,研究成果的相关报道较少。因此开展4H-SiC SBD器件研究有重要的意义。在此背景下,本文对4H-SiC SBD器件的主要电学特性进行了系统研究,主要研究成果如下:1、为了解决由于4H-SiC SBD器件近表面的电场集边效应造成的器件击穿特性变差的问题,采用加入结终端结构的方法来降低器件近表面的强电场,提高器件的击穿电压。在掌握结终端结构分类的基础上,确定采用延伸型终端结构来优化4H-SiC SBD器件的反向击穿特性。2、实现加入不同结终端结构的器件仿真。利用Silvaco TCAD软件对器件进行仿真。首先仿真了加入两级场限环结构的4H-SiC SBD器件,该结构的敏感参数有环间距、环的注入结深和环区掺杂浓度,仿真确定的最优值环间距为3μm,结深为0.4μm,掺杂浓度为1×1017cm-3,环宽为10μm,此时器件的击穿电压为1200V。针对场限环结构对器件界面电荷很敏感的问题,在场限环结构基础上,仿真了加入场板结构的器件特性,场板结构的敏感参数为场板长度,仿真确定其最优值为20μm,此时器件的击穿电压可到达1350V。然后仿真了加入结终端扩展JTE结构的器件,该结构的敏感参数有JTE结构长度,注入结深和掺杂浓度,仿真确定其最优值长度为30μm,结深为1.0μm,掺杂浓度为1×1018cm-3,在此情况下器件的击穿电压达到1500V。3、通过对比加入不同结终端结构器件的模拟仿真结果,可以看出与两级场限环结构器件以及场限环和场板复合结构器件相比,加入JTE结构的器件击穿特性更好。因此实验制作了加入JTE结构的4H-SiC SBD器件。二次离子质谱法SIMS测试得到实验器件JTE结构区Al离子在0.9μm范围内的掺杂浓度为1018cm-3量级;Keithley4200半导体参数测试仪测试了器件的正反向电流-电压特性曲线,得到器件在正向电流为0.7A时开启电压为0.9V,反向漏电流为10μA时击穿电压为1200V;从器件的反向恢复特性曲线可知器件的反向恢复时间仅为25ns。
蒲石, 杜林, 张得玺[9]2015年在《一种新型P沟道VDMOS复合耐压终端》文中提出针对终端结构耐压的提高,研究了高压P沟道垂直导电双扩散型场效应晶体管的场限环和场板复合耐压终端结构,提出了一种采用单N+偏移区场限环和多级场板复合的耐压终端结构.仿真发现,该结构能更有效地改善器件主结的边缘电场分布,从而提高了器件的整体击穿电压.根据以上理论,将该结构运用在一款大功率P沟道垂直导电双扩散型场效应晶体管器件上.经流片测试结果表明,该P沟道垂直导电双扩散型场效应晶体管器件样品的击穿电压为-90V,与仿真结果中主结击穿电压达到-91V有很好的吻合,证明了该结构设计的正确性.
孔晓李[10]2016年在《高压功率器件结终端技术分析与新结构研究》文中认为高压功率器件是电力电子技术的基础与核心,其具有高耐压、导通电流密度大的特点,提高功率器件的耐压能力是器件设计中最重要的任务之一。而结终端的设计对高压功率器件的性能影响很大,因此,本文主要对结终端进行研究并得出了一些相关结论,主要研究内容和结论包括以下几个方面:1、本文介绍了结终端技术是什么,国内外研究的现状,影响器件击穿电压的叁个因素,四种(包括场限环技术、场板技术、结终端扩展技术、磨角终端技术)典型的结终端技术理论,最后还分析了终端结构对器件影响。2、进行了结终端的结构比较研究和芯片的逆向模拟。首先研究了延伸型终端和截断型终端,对比研究发现前者占用终端面积大但工艺相对简单,后者占用终端面积更小但工艺相对复杂。其次结合项目需求,根据富士某芯片的SEM测试结果图采用Sentaurus TCAD软件逆向模拟并分析其终端结构。SEM结果显示该终端采用了常见的场限环加场板形式,但模拟结果表明,仅需场限环结构就可以达到所需的耐压。最后对公司自己研发失败的某芯片进行逆向模拟,根据公司实验结果提供的数据利用软件进行模拟仿真,分析逆向模拟结果得出流片失败的原因主要是推结太深,环间距设计不足。通过优化环间距后,模拟结果达到了预期的理想值。3、研究了一种新型的沟槽终端结构,该沟槽终端带有P-埋层且沟槽由不同的K材料填充,模拟结果表明高K材料适合填充浅宽沟槽而低K材料适合填充深窄沟槽,在浅宽沟槽或深窄沟槽中引入P-埋层都会使耐压有所提升。4、首先完成了对芯片的腐蚀,为芯片的版图观察和后期SEM测试做好准备,然后协助总结了一套失效分析的流程,最后总结本文的主要工作情况并对后续工作提出建议。以上工作基本覆盖了芯片结终端设计的全部流程。主要工作是对芯片进行逆向模拟并提出了新型沟槽终端结构,在下一步研究中将把逆向模拟优化的结构用于FS-IGBT中,与元胞实现良好兼容。该结终端具有普适性,不仅适合于IGBT,同样适合于其他的半导体功率器件。希望本文的研究对后续的设计和制造提供依据,为以后结终端的设计提供一定帮助。
参考文献：
[1]. 偏移场板和场限环终端结构设计方法的研究[D]. 李瑞贞. 北京工业大学. 2003
[2]. VDMOSFET计算机仿真分析与设计[D]. 赵庭. 沈阳工业大学. 2009
[3]. 1700V高压IGBT结终端保护技术仿真分析与工艺实现[D]. 陆界江. 沈阳工业大学. 2009
[4]. FS结构的3300V IGBT终端设计[D]. 张玉蒙. 电子科技大学. 2017
[5]. 基于TANNER和SIPOS钝化的功率管终端CAD研究与应用[D]. 李国延. 电子科技大学. 2010
[6]. 高压功率器件结终端的设计研究[D]. 陈立力. 北京工业大学. 2000
[7]. 4H-SiC混合PiN/Schottky二极管的一种复合终端结构的研究[C]. 黄健华, 吕红亮, 张玉明, 张义门, 汤晓燕. 第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第2分册）. 2010
[8]. 4H-SiC肖特基二极管及结终端技术研究[D]. 闫彦飞. 河北工业大学. 2014
[9]. 一种新型P沟道VDMOS复合耐压终端[J]. 蒲石, 杜林, 张得玺. 西安电子科技大学学报. 2015
[10]. 高压功率器件结终端技术分析与新结构研究[D]. 孔晓李. 电子科技大学. 2016