發(fā)布時(shí)間：2021-02-09 10:13

　　全球氣候變暖和能源危機(jī)對電能的高效利用提出了苛刻要求,電力電子技術(shù)是目前最先進(jìn)的電能轉(zhuǎn)換技術(shù),而功率半導(dǎo)體器件是電力電子技術(shù)中最為核心的部件。人們一直在尋找所謂“完美的功率半導(dǎo)體器件”,要求驅(qū)動(dòng)功耗、導(dǎo)通功耗、關(guān)態(tài)功耗和開關(guān)損耗都很低,現(xiàn)在市面上的主流器件都只能部分滿足以上要求。本文所研究的電荷平衡耐壓層結(jié)構(gòu)是硅基功率半導(dǎo)體器件領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),它能夠顯著地提高縱向器件、橫向器件和器件結(jié)終端的性能,使器件更接近“完美”。電荷平衡原理在功率半導(dǎo)體器件中的應(yīng)用非常廣泛,包括超結(jié)結(jié)構(gòu)、各種降低表面場結(jié)構(gòu)和優(yōu)化橫向變摻雜結(jié)構(gòu)等。作者通過大量的文獻(xiàn)閱讀和學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn),電荷平衡耐壓層結(jié)構(gòu)在理論上還有進(jìn)一步優(yōu)化的空間,而且在應(yīng)用中也存在一些問題,比如襯底輔助耗盡效應(yīng)導(dǎo)致體硅超結(jié)橫向雙擴(kuò)散金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（Lateral Double-diffused Metal-Oxide-Semiconductor field effect transistor:LDMOS）的擊穿電壓很小,以及如何在國內(nèi)現(xiàn)有工藝上實(shí)現(xiàn)前人的一些創(chuàng)新結(jié)構(gòu)等。針對以上問題,作者在電子科技大學(xué)陳星弼院士的指導(dǎo)下開展了一系列研... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：123 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 電力電子系統(tǒng)與技術(shù)
    1.2 功率半導(dǎo)體器件
    1.3 電荷平衡原理和技術(shù)
    1.4 電荷平衡耐壓層的制造工藝
    1.5 本文中使用的一些其他技術(shù)
    1.6 本論文的主要研究工作
第二章 縱向變化摻雜超結(jié)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
    2.1 研究背景
    2.2 電場分布的近似模型及驗(yàn)證
        2.2.1 基于電荷疊加原理的模型分解
        2.2.2 電場模型的求解
        2.2.3 電場模型的驗(yàn)證
    2.3 優(yōu)化結(jié)果及討論
        2.3.1 優(yōu)化策略及參數(shù)
        2.3.2 比導(dǎo)通電阻與擊穿電壓折衷關(guān)系的優(yōu)化結(jié)果
    2.4 基于工藝仿真的應(yīng)用研究
    2.5 本章小結(jié)
第三章 新型電荷補(bǔ)償型LDMOS的研究
    3.1 襯底輔助耗盡效應(yīng)分析
    3.2 使用深漏端擴(kuò)散區(qū)和場板技術(shù)的新型電荷補(bǔ)償型LDMOS
        3.2.1 新型電荷補(bǔ)償型LDMOS的結(jié)構(gòu)介紹及原理分析
        3.2.2 新型電荷補(bǔ)償型LDMOS的優(yōu)化設(shè)計(jì)
        3.2.3 新型電荷補(bǔ)償型LDMOS的優(yōu)化結(jié)果
        3.2.4 新型電荷補(bǔ)償型LDMOS的開關(guān)特性分析
    3.3 新型電荷補(bǔ)償型LDMOS的制造工藝分析
        3.3.1 工藝流程
        3.3.2 高溫推結(jié)對雜質(zhì)濃度分布的影響
    3.4 本章小結(jié)
第四章 800 V智能功率集成電路工藝平臺的研究
    4.1 研究背景
    4.2 工藝流程設(shè)計(jì)
        4.2.1 工藝平臺結(jié)構(gòu)
        4.2.2 工藝流程設(shè)計(jì)
        4.2.3 優(yōu)化橫向變摻雜結(jié)構(gòu)各層劑量設(shè)計(jì)
        4.2.4 摻雜分布提取
    4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        4.3.1 高壓功率器件測試結(jié)果
        4.3.2 中低壓CMOS器件測試結(jié)果
        4.3.3 特殊器件測試結(jié)果
        4.3.4 其余低壓器件測試結(jié)果
        4.3.5 芯片應(yīng)用
    4.4 本章小結(jié)
第五章 1700 V高速IGBT集成工藝平臺的研究
    5.1 高速IGBT簡介
    5.2 工藝流程設(shè)計(jì)
        5.2.1 工藝難點(diǎn)及解決方案
        5.2.2 工藝平臺結(jié)構(gòu)
        5.2.3 工藝流程和參數(shù)設(shè)計(jì)
    5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        5.3.1 高壓IGBT器件測試結(jié)果
        5.3.2 低壓CMOS器件測試結(jié)果
    5.4 芯片封裝
    5.5 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄一 VVD-SJ結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的MATLAB計(jì)算程序
附錄二 800 V智能功率集成電路工藝低壓CMOS器件模型參數(shù)
附錄三 1700 V高速IGBT集成工藝低壓CMOS器件模型參數(shù)
攻讀博士學(xué)位期間取得的成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]IGBT模塊回流焊工藝中預(yù)翹曲銅基板的研究[J]. 周洋,徐玲,張澤峰,陳明祥,劉勝.  中國電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào). 2013(06)
[2]A new high-voltage level-shifting circuit for half-bridge power ICs[J]. 孔謀夫,陳星弼.  Journal of Semiconductors. 2013(10)
[3]板載芯片（COB）封裝技術(shù)[J]. 邁克·伍德,施端.  演藝科技. 2013(09)
[4]Novel high-voltage, high-side and low-side power devices with a single control signal[J]. 孔謀夫,陳星弼.  Journal of Semiconductors. 2013(09)
[5]功率半導(dǎo)體器件與功率集成技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J]. 孫偉鋒,張波,肖勝安,蘇巍,成建兵.  中國科學(xué):信息科學(xué). 2012(12)
[6]Hot-carrier reliability in OPTVLD-LDMOS[J]. 程駿驥,陳星弼.  半導(dǎo)體學(xué)報(bào). 2012(06)
[7]超結(jié)器件[J]. 陳星弼.  電力電子技術(shù). 2008(12)
[8]提高器件耐壓的非均勻氧化層場板技術(shù)[J]. 張波.  半導(dǎo)體技術(shù). 1988(04)
[9]p-n+結(jié)有場板時(shí)表面電場分布的簡單表示式[J]. 陳星弼.  電子學(xué)報(bào). 1986(01)

博士論文
[1]智能功率集成電路中功率半導(dǎo)體器件的研究[D]. 程駿驥.電子科技大學(xué) 2013
[2]新型半橋功率集成電路的研究[D]. 孔謀夫.電子科技大學(xué) 2013
[3]超結(jié)器件的模型研究及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 黃海猛.電子科技大學(xué) 2013
[4]智能功率集成電路中部分模塊的研究[D]. 胡浩.電子科技大學(xué) 2012



本文編號：3025477