自鉗位IGBT的分析與設(shè)計(jì).pdf

1、目前,中國(guó)是世界最大的汽車產(chǎn)銷國(guó)。在追求小型、智能、電動(dòng)、安全趨勢(shì)的推動(dòng)下,汽車電子的市場(chǎng)規(guī)模迅速增長(zhǎng),因此應(yīng)用在汽車電子領(lǐng)域的功率半導(dǎo)體器件的研究與開(kāi)發(fā)也隨之備受關(guān)注。對(duì)應(yīng)汽車點(diǎn)火應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的自鉗位IGBT(Self-Clamping Insulated Gate Bipolar Transistor)在20世紀(jì)90年代末推入市場(chǎng),并受到世界諸多半導(dǎo)體廠商的青睞,所以在產(chǎn)品性能指標(biāo)上獲得明顯的改善與升級(jí)。由于我國(guó)的IGBT制造起步較

2、晚,制造工藝與技術(shù)相對(duì)落后,國(guó)內(nèi)的功率半導(dǎo)體廠商更多的關(guān)注分立IGBT產(chǎn)品,從而自鉗位IGBT產(chǎn)品至今沒(méi)有國(guó)產(chǎn)自主品牌,甚至缺乏相關(guān)的學(xué)術(shù)研究。
　　本論文在同國(guó)內(nèi)某著名功率半導(dǎo)體公司進(jìn)行相關(guān)合作項(xiàng)目的基礎(chǔ)上,分析自鉗位IGBT的工作機(jī)理,并設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品。主要的參數(shù)指標(biāo)是:鉗位電壓為420V,閾值電壓為1.5~2.2V,通態(tài)壓降為1~1.3V,靜電釋放能力為4000V,單脈沖雪崩耐量為300mJ,反向擊穿電壓大于30V,柵氧化

3、層保護(hù)對(duì)應(yīng)的G-E間二極管擊穿電壓為14V,柵極靜電荷釋放對(duì)應(yīng)的G-E間電阻為14K?,柵電阻為70?。本論文的主要目的是為后續(xù)的相關(guān)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供一定的參照意義。
　　本論文的主要內(nèi)容如下:
　　1、總結(jié)自鉗位IGBT的結(jié)構(gòu)框架,進(jìn)行比較,選定需要開(kāi)發(fā)的結(jié)構(gòu)類型。通過(guò)簡(jiǎn)化的應(yīng)用電路分析其工作原理,并詳細(xì)的分析關(guān)鍵的參數(shù)指標(biāo)含義與規(guī)格值范圍。
　　2、作為集成器件的自鉗位IGBT除IGBT部分外,還有二極管、電阻單元,后

4、者則以未摻雜的多晶硅為載體通過(guò)合適的注入工藝獲得?；陧?xiàng)目合作方的工藝平臺(tái),設(shè)計(jì)工藝流程。設(shè)定自鉗位IGBT的具體參數(shù)要求。通過(guò)Tsuprem4/Medici軟件進(jìn)行IGBT部分元胞、終端的仿真與優(yōu)化,利用Silvaco軟件進(jìn)行二極管、電阻單元的相關(guān)模擬與折衷。結(jié)合項(xiàng)目合作方提供的版圖設(shè)計(jì)規(guī)則,進(jìn)行版圖的設(shè)計(jì)與繪制。
　　3、在工藝、版圖確定后,進(jìn)行流片試驗(yàn)。由于各種因素的存在,目前的流片只是獲得一些靜態(tài)參數(shù)。具體結(jié)果為:鉗位電壓