SOI LIGBT的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、絕緣柵雙極晶體管IGBT(Insulator Gate Bipolar Transistor)是MOS柵器件結(jié)構(gòu)與雙極晶體管結(jié)構(gòu)相結(jié)合進(jìn)化而成的復(fù)合型功率器件，具有功率MOS器件和BJT器件的雙重特點(diǎn)，在通態(tài)電流和開關(guān)時(shí)間之間具有更好的折衷特性，在許多功率變換系統(tǒng)中，已經(jīng)取代了大功率雙極晶體管和功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管?；赟OI材料的LIGBT(Lateral Insulator Gate BipolarTransistor)具有絕緣性能好

2、、寄生電容小、較低的泄漏電流及集成度高等優(yōu)點(diǎn)，并且其制作工藝與SOI-CMOS工藝相兼容，容易實(shí)現(xiàn)。因此它將成為智能功率集成電路的核心部件之一，被廣泛應(yīng)用于家電產(chǎn)品、環(huán)保型汽車及工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，是未來市場(chǎng)極具潛力的半導(dǎo)體功率器件。
　　本文首先介紹了SOI材料的制備及其優(yōu)缺點(diǎn)，概述了SOI LIGBT器件的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)。然后介紹了SOI LIGBT器件的基本結(jié)構(gòu)、工作模式和主要電學(xué)特性(轉(zhuǎn)移特性、輸出特性、關(guān)斷特性、閂鎖特性

3、)。根據(jù)半導(dǎo)體器件理論建立了閾值電壓的解析模型，研究了閾值電壓與溝道表面濃度的關(guān)系，為器件的閾值電壓設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)；分析了提高器件擊穿電壓的場(chǎng)板原理和RESURF原理，估算滿足設(shè)計(jì)要求的漂移區(qū)參數(shù)；定性半定量的推導(dǎo)了影響器件閂鎖電流的因素，提出提高器件閂鎖電流的措施，為優(yōu)化器件性能提供依據(jù)；分析了抗靜電原理，設(shè)計(jì)具有抗ESD的器件結(jié)構(gòu)；介紹器件仿真工具Silvaco TCAD工具，并采用SilvacoTCAD工具對(duì)初步設(shè)計(jì)的器件參數(shù)進(jìn)

4、行工藝和器件仿真。詳細(xì)的研究了器件擊穿電壓與緩沖區(qū)濃度、漂移區(qū)濃度、緩沖區(qū)結(jié)深、埋氧層厚度和場(chǎng)板的關(guān)系，探索提高器件擊穿電壓的方法；對(duì)影響器件通態(tài)電流的因素(緩沖區(qū)參數(shù)和溝道長(zhǎng)度)進(jìn)行研究，探索降低器件通態(tài)電阻的方法；為提高閂鎖電流，擴(kuò)展器件的安全工作區(qū)，對(duì)影響閂鎖的因素進(jìn)行了研究；同時(shí)對(duì)器件的抗ESD特性進(jìn)行優(yōu)化。然后設(shè)計(jì)了器件的工藝流程，根據(jù)電學(xué)特性要求確定工藝參數(shù)。最后設(shè)計(jì)計(jì)算并采用Tanner Ledit繪制器件版圖，所設(shè)計(jì)的器