智能功率模塊用550V厚膜SOI-LIGBT短路特性的研究與優(yōu)化.pdf

1、近年來(lái)，智能功率模塊因其高集成度、高可靠性、低成本等優(yōu)勢(shì)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備、航模航拍、新能源交通工具等領(lǐng)域。絕緣體上硅絕緣柵雙極型晶體管(Silicon on insulator-lateral insulated gate bipolartransistor，SOI-LIGBT)作為智能功率模塊中最基本的元器件之一，具有絕緣性能好、寄生電容小、泄漏電流小和集成度高等優(yōu)點(diǎn)，然而，其結(jié)構(gòu)中埋氧層的熱傳導(dǎo)率較低，頂層硅中器件工作時(shí)產(chǎn)生

2、的熱量難以及時(shí)散出，器件內(nèi)部強(qiáng)烈的自熱效應(yīng)易導(dǎo)致其短路失效，此缺點(diǎn)阻礙了整個(gè)芯片品質(zhì)的整體提升，因此研究SOI-LIGBT器件的短路能力具有重要意義。
　　本論文對(duì)SOI-LIGBT器件的短路特性進(jìn)行了深入研究，從器件的結(jié)構(gòu)和版圖角度分別進(jìn)行了設(shè)計(jì)。首先，本論文根據(jù)短路測(cè)試和模擬仿真結(jié)果確定了傳統(tǒng)器件短路失效的原因?yàn)槠骷B嘴區(qū)電場(chǎng)與電流過(guò)于集中導(dǎo)致的該區(qū)域提前熱擊穿。然后，通過(guò)建立SOI-LIGBT器件在短路狀態(tài)下的熱模型，由此得

3、到了器件關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)和摻雜濃度對(duì)器件內(nèi)部熱分布的影響。進(jìn)而，根據(jù)建模結(jié)果提出了一種載流子積累層槽柵蛇形溝道SOI-LIGBT器件(Carrier Storage Trench Snake-LIGBT，CSTS-LIGBT)，該器件采用了槽柵蛇形溝道結(jié)構(gòu)和載流子積累層結(jié)構(gòu)，最終實(shí)現(xiàn)了較強(qiáng)的短路能力。最后，本文對(duì)CSTS-LIGBT器件的工藝和版圖進(jìn)行了設(shè)計(jì)，以適應(yīng)智能功率模塊的應(yīng)用。
　　流片測(cè)試結(jié)果表明:本論文所設(shè)計(jì)的CSTS-L