高压功率器件结终端技术分析与新结构研究

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1、１朵各种成丈葦ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ专业学位硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＩＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥ”／爲Ｙｖ＼／论文题目高压巧率器件结终端技术分析与新结构妍究‘专业学位类别工程硕壬学号２０１３２２１７０２１３．作者姓名孔晓李指导教师向勇教授独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加Ｗ

2、标注和致谢的地方夕ｈ论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献巧已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名■：曰期＾曰．作者：年５月之论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可［＾采用影印、缩印或扫描等复制手段保

3、存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名；胃导师签名；曰親训ｉ；年；月乂曰分类号密级注1UDC学位论文高压功率器件结终端技术分析与新结构研究孔晓李指导教师向勇教授电子科技大学成都申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称材料工程提交论文日期2016.3.04论文答辩日期2016.5.16学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月27日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。ResearchonTheTechnologyandNewStructureofTerminalinTh

4、eHighVoltagePowerDevicesAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:XiaoliKongSupervisor:Prof.YongXiangSchool:SchoolofEnergyScienceandEngineering摘要摘要高压功率器件是电力电子技术的基础与核心，其具有高耐压、导通电流密度大的特点，提高功率器件的耐压能力是器件设计中最重要的任务之一。而结

5、终端的设计对高压功率器件的性能影响很大，因此，本文主要对结终端进行研究并得出了一些相关结论，主要研究内容和结论包括以下几个方面：1、本文介绍了结终端技术是什么，国内外研究的现状，影响器件击穿电压的三个因素，四种（包括场限环技术、场板技术、结终端扩展技术、磨角终端技术）典型的结终端技术理论，最后还分析了终端结构对器件影响。2、进行了结终端的结构比较研究和芯片的逆向模拟。首先研究了延伸型终端和截断型终端，对比研究发现前者占用终端面积大但工艺相对简单，后者占用终端面积更小但工艺相对复杂。其次结合项目需求，根据富士某芯片的SEM测试结果图采用Sentau

6、rusTCAD软件逆向模拟并分析其终端结构。SEM结果显示该终端采用了常见的场限环加场板形式，但模拟结果表明，仅需场限环结构就可以达到所需的耐压。最后对公司自己研发失败的某芯片进行逆向模拟，根据公司实验结果提供的数据利用软件进行模拟仿真，分析逆向模拟结果得出流片失败的原因主要是推结太深，环间距设计不足。通过优化环间距后，模拟结果达到了预期的理想值。3、研究了一种新型的沟槽终端结构，该沟槽终端带有P-埋层且沟槽由不同的K材料填充，模拟结果表明高K材料适合填充浅宽沟槽而低K材料适合填充深窄沟槽，在浅宽沟槽或深窄沟槽中引入P-埋层都会使耐压有所提升。4

7、、首先完成了对芯片的腐蚀，为芯片的版图观察和后期SEM测试做好准备，然后协助总结了一套失效分析的流程，最后总结本文的主要工作情况并对后续工作提出建议。以上工作基本覆盖了芯片结终端设计的全部流程。主要工作是对芯片进行逆向模拟并提出了新型沟槽终端结构，在下一步研究中将把逆向模拟优化的结构用于FS-IGBT中，与元胞实现良好兼容。该结终端具有普适性，不仅适合于IGBT，同样适合于其他的半导体功率器件。希望本文的研究对后续的设计和制造提供依据，为以后结终端的设计提供一定帮助。关键词：功率器件，结终端技术，浅沟槽，击穿电压IABSTRACTABSTRACT

8、Highvoltagepowerdeviceisthefoundationandcoreofpowerelectronicstechno