内透明集电极IGBT（ITC-IGBT）与PT-IGBT、FS-IGBT的性能比较

首次对600 V平面型内透明集电极IGBT(ITC-IGBT)、PT-IGBT和FS-IGBT通态电压与关断能耗之间的折中曲线进行了仿真分析和比较.ITC-IGBT是在PT-IGBT结构中的p+型衬底与n型缓冲层之间加入一层厚度很薄、掺杂浓度低于p+衬底的p型内透明集电区,并且在集电区之内、集电结附近设置具有很低过剩载流子寿命的载流子局域寿命控制层,从而实现透明集电极的效果.仿真结果表明,ITC-IGBT具有优良的综合性能,采用缓冲层浓度最优值的ITC-IGBT的折中曲线明显优于PT-IGBT与FS-IGBT.说明ITC-IGBT结构不仅能解决现有透明集电极IGBT超薄片加工工艺难度大的问题,还为进一步改善IGBT器件综合性能提供了新途径.     

仿真研究变掺杂缓冲层技术对MOSFET抗SEB能力的改善

内透明集电极(Internal Transparent Collector,简称ITC)绝缘栅双极晶体管(IGBT)是新一类IGBT,其特点是在传统穿通型(PT)IGBT结构基础上,在集电区近集电结附近引入一局域载流子寿命控制(LCLC)区,从物理上屏蔽厚衬底中空穴的注入,使集电区范围变窄、集电区少子有效扩散长度减小,器件集电区由非透明变成内透明。本论文针对600V平面栅ITC IGBT的短路特性进行仿真研究,重点讨论LCLC区的位置及LCLC区内载流子寿命对器件短路的影响。结果显示,对一定的载流子寿命,随着LCLC区距集电结距离减小,器件短路性能增强;而对固定的LCLC区位置,随着LCLC区内载流子寿命降低,器件短路性能进一步改善。所有这些最终都可以归结于背发射极效率的影响。     

IGBT集电结局域寿命控制的比较与分析

新型的电场终止型绝缘栅双极晶体管(FS-IGBT)改善了传统穿通型(PT)IGBT性能上的不足,但对于1 200 V以下器件需要超薄片加工。为打破加工技术的限制,用简易的厚片工艺实现薄片性能,可以在集电结附近设置载流子局域寿命控制层(LCLC)来改善器件性能。目前有两种方案:将LCLC区置于集电区内形成内透明集电极IGBT(ITC-IGBT);或置于缓冲层内,形成缓冲层局域寿命控制IGBT。对这两种结构的600 V器件结合具体参数进行了仿真和比较。仿真结果表明,两种结构的器件可实现几近相同的折中特性,但当LCLC区位于缓冲层内时,需要更低的局域寿命,且更易发生通态特性的回跳现象,影响器件性能。因此将LCLC区置于集电区,即形成ITC-IGBT结构是一个更好的选择,为探索用厚片工艺制造高性能IGBT提供了必要的参考。     

一种新结构IGBT——内透明集电区IGBT

本文对一种新的IGBT结构——“内透明集电区IGBT”（ITC-IGBT）进行了仿真研究。这种新结构的特点是在用外延片制造的传统的IGBT的P型集电区中距集电结很近的位置设置了一个具有极高过剩载流子复合速率的内部高复合层，同时适当降低高复合层以上P区掺杂浓度。仿真结果表明，无论是穿通型结构（有缓冲层）还是非穿通型结构（无缓冲层）的ITC—IGBT，在器件工作电流范围内都具有饱和电压正温度系数，解决了现有的用外延片制造的PT—IGBT所难以克服的饱和电压负温度系数的缺点，有利于IGBT的并联使用。对于1200V以下的IGBT，该新结构开辟了一种可以避免超薄片操作的简单的制造良好温度性能器件的途径。     

电荷耦合内透明集电极IGBT设计与仿真北大核心CSCD

针对沟槽型绝缘栅双极型晶体管(IGBT)栅电容较大、开关速度较慢的问题,基于内透明集电极(ITC)技术,将电荷耦合(CC)的思想应用于槽栅IGBT中。采用仿真工具MEDICI对电荷耦合内透明集电极IGBT(CC-ITC-IGBT)的击穿特性、导通特性和开关特性等进行了仿真研究,重点研究了电荷耦合区掺杂浓度和局域载流子寿命控制区(LCLC)载流子寿命对器件性能的影响,并和普通的槽栅内透明集电极IGBT进行了对比。结果表明,在给定的参数范围内,新结构在快速关断区域折中特性曲线更好,在低导通压降区域,优势变得不太明显,因而电荷耦合内透明集电极IGBT更适合做快速关断型。     

一种具有新耐压层结构的IGBT

介绍了一种具有新型耐压层结构的IGBT——低功耗IGBT。新结构用三重扩散的方法在n- 单晶片上引入了n 缓冲层。保留了NPT-IGBT中薄而轻掺杂的背p 层和高载流子寿命的本质优点,同时又具有PT-IGBT中n-/n 双层复合的薄耐压层 (即薄基区) 的优点。计算机仿真得出,新结构IGBT的关断损耗比传统的IGBT减小50%左右。针对LPL-IGBT的创新点——新耐压层结构,我们还进行了优化仿真。     

一种新结构IGBT--内透明集电极IGBT的仿真

对新近提出的一种新结构的IGBT--内透明集电极IGBT进行了器件性能的仿真.这种IGBT是在传统非透明集电极IGBT结构基础上,通过在集电区内距离集电结很近处设置一个高复合层的方法,使器件在物理上实现了集电极对电子的透明,同时又避免了低压透明集电极IGBT制造过程中超薄片操作的技术难题.对器件的温度特性和关断特性进行了仿真研究,并与现行PT-IGBT和FS-IGBT进行了比较.仿真结果表明,通过合理调整内透明集电极IGBT的参数组合,可以使其在具有通态压降正温度系数的同时,又具有较快的关断速度,实现透明集电极IGBT的优良性能.     

一种新结构IGBT——内透明集电极IGBT的仿真

对新近提出的一种新结构的IGBT--内透明集电极IGBT进行了器件性能的仿真.这种IGBT是在传统非透明集电极IGBT结构基础上,通过在集电区内距离集电结很近处设置一个高复合层的方法,使器件在物理上实现了集电极对电子的透明,同时又避免了低压透明集电极IGBT制造过程中超薄片操作的技术难题.对器件的温度特性和关断特性进行了仿真研究,并与现行PT-IGBT和FS-IGBT进行了比较.仿真结果表明,通过合理调整内透明集电极IGBT的参数组合,可以使其在具有通态压降正温度系数的同时,又具有较快的关断速度,实现透明集电极IGBT的优良性能.     

一种新结构IGBT——内透明集电极IGBT的仿真研究

本文首次对新近提出的一种新结构的IGBT——内透明集电极IGBT进行了器件性能的仿真。这种IGBT是在传统非透明集电极IGBT结构基础上,通过在集电区内距离集电结很近处设置一个高复合层的方法,使器件在物理上实现了集电极对电子的透明,同时又避免了低压透明集电极IGBT制造过程中超薄片操作的技术难题。论文重点对器件的温度特性和关断特性进行了仿真研究,并与现行PT-IGBT和FS-IGBT进行了比较。仿真结果表明,通过合理调整内透明集电极IGBT的参数组合,可以使其具有通态压降正温度系数的同时,又具有较快的关断速度,实现透明集电极IGBT的优良性能。     

600 V高性能新型槽栅内透明IGBT的仿真

载流子存储层(CSL)可以改善IGBT导通态载流子分布,降低通态电压,但影响器件阻断能力。为了平衡载流子存储层对器件阻断能力的影响,在器件n-漂移区中CSL层处近哑元胞侧设计了p型埋层(p BL),利用电荷平衡的理念改善电场分布,并借助ISE-TACD仿真工具,依托内透明集电极(ITC)技术,研究了600 V槽栅CSL-p BL-ITC-IGBT电特性。为了保证器件承受住不小于10μs的短路时间,设置了哑元胞。在此基础上,仿真分析了CSL和p BL的尺寸及掺杂浓度、哑元胞尺寸等对器件特性的影响,并与普通的槽栅ITC-IGBT、点注入局部窄台面(PNM)ITC-IGBT的主要技术指标进行对比,给出CSL和p BL的尺寸及掺杂浓度的最佳范围。结果表明,合理的参数设计可使CSL-p BL-ITC-IGBT具有更优的技术折中曲线。     

一种具有低寿命区的阳极短路4H-SiC IGBT仿真研究

传统沟槽型4H-SiC IGBT中关断损耗较大,导通压降和关断损耗难以折中。针对此问题,文中提出了发射极区域含有低寿命区,同时集电区引入阶梯型集电极的LS-IGBT结构来降低器件的关断损耗。通过同时控制集电区注入的空穴载流子数量和P基区载流子的寿命,在基本维持器件击穿电压的前提下降低器件的关断损耗。使用Silvaco Atlas器件仿真工具对改进结构进行特性仿真分析,并与传统结构进行对比。仿真结果显示,在击穿电压一致的前提下,新结构的关断损耗提升了84.5 %,同时器件的导通压降降低了8.3 %,证明了设计思想的正确性。     

低功耗IGBT(LPL-IGBT)及其仿真

提出了一种新结构的IGBT,取名为低功耗IGBT(LPL-IGBT),它具有离子注入形成的超薄且轻掺杂的背P型发射区,从而具有NPT-IGBT的优点;同时具有由衬底预扩散残留层构成的n型缓冲层,又具有PT-IGBT的优点.计算机仿真结果证明,它的关断损耗比PT-IGBT和NPT-IGBT降低一倍左右.它的结构比FSIGBT更适合于实际生产.     

提取IGBT外延层载流子寿命的新方法

文章提出了一种基于IGBT等效电路模型及其I-V特性曲线拟合提取IGBT低掺杂外延层载流子寿命的新方法。文中的IGBT模型运用精确的双极输运理论而不是其它文献报到的准静态条件假设,通过压控电阻模型准确描述IGBT高阻厚外延层的电导调制效应,取得了很好的效果。该模型完全与SPICE应用程序兼容,可以精确算出IGBT输出I-V特性及载流子寿命等参数。     

4500V SPT IGBT 动静态损耗优化

本文关注高压IGBT动静态性能的优化。对4500V增强型平面IGBT进行研究,该结构在阴极一侧具有载流子存储层。其中垂直结构采用软穿通(SPT)结构,顶部结构采用增强型平面结构,该结构被称为SPT IGBT,仿真结果显示4500V SPT 具有软关断波形,与SPT结构相比提升了导通压降和关断损耗之间的折衷关系。同时,对不同载流子存储层掺杂浓度对动静态性能的影响也进行了研究,以此来优化SPT IGBT的动静态损耗。     

逆导型沟槽FS IGBT的设计与实现

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1200V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.     

N~+缓冲层对PT-IGBT通态压降影响的研究

N+缓冲层设计对PT-IGBT器件特性的影响至关重要。文中利用Silvaco软件对PT-IGBT的I-V特性进行仿真。提取相同电流密度下,不同N+缓冲层掺杂浓度PT-IGBT的通态压降,得到了通态压降随N+缓冲层掺杂浓度变化的曲线,该仿真结果与理论分析一致。对于PT-IGBT结构,N+缓冲层浓度及厚度存在最优值,只要合理的选取可以有效地降低通态压降。     

用于光电集成的InP基HBT新结构

对用于光电集成(OEIC)的InP基异质结双极性晶体管(HBT)进行了分析,提出了一种新的集电区外延结构,该结构是在单HBT(SHBT)的集电区与次集电区间加入特定厚度与掺杂浓度的p-InGaAs层和n-InP层,既适用于集成光探测器,又较好地解决了SHBT反向击穿电压低、传统双HBT(DHBT)电子堆积效应等问题,并具有外延层生长简单、集电区电子漂移速率高等优点.     

不断发展中的IGBT技术概述

概述了自IGBT发明以来其主要结构和相应性能的改进,包括芯片集电结附近（下层）结构的改进（透明集电区）,耐压层附近（中层）结构的改进（NPT,FS／SPT等）和近表层（上层）结构的改进（沟槽栅结构,注入增强结构等）,以及由它们组合成的NPT—IGBT,Trench IGBT,Trenchstop—IGBT,SPT,SPT＋,IEGT,HiGT,CSTBT等。     

IGBT直流特性的解析分析

本文根据IGBT是由MOSFET驱动的宽基区晶体管模型，提出了对称IGBT上延层参数的选取方法，推导出正向压降的解析表达式，并讨论了外延层参数、非平衡载流子寿命、单元图形和终端有效度诸因素对正向压降的影响。     

带复合掺杂层的InP基HBT新结构

对用于光电集成(OEIC)的InP基异质结双极性晶体管(HBT)进行了分析,提出了一种新的集电区外延结构,该结构在集电极区和次集电区之间插入一层特定厚度的P-InGaAs和两层特定厚度但不同掺杂浓度的n-InP层,从仿真结果出发对各种不同结构做出分析,发现这种新结构克服了双异质结双极晶体管的电流阻挡效应,同时很好地解决了传统的双HBT(DHBT)的电子堆积效应和SHBT反向击穿电压低的问题.