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6500 V SiC场限环终端设计与实现

固体电子学研究与进展 2018年第1期38卷 1-5页

作者：杨同同杨晓磊黄润华李士颜刘奥杨立杰柏松宽禁带半导体电力电子器件国家重点实验室南京电子器件研究所南京210016

针对6 500 V SiC器件的阻断电压要求,采用有限元仿真软件对场限环终端结构进行了设计优化。相比于通常的恒定环间距增量场限环终端设计,本项研究采用三段不同的环间距增量终端环结构。该结构场限环终端的优势在于SiC器件表面的峰值电场... 详细信息

针对6 500 V SiC器件的阻断电压要求,采用有限元仿真软件对场限环终端结构进行了设计优化。相比于通常的恒定环间距增量场限环终端设计,本项研究采用三段不同的环间距增量终端环结构。该结构场限环终端的优势在于SiC器件表面的峰值电场强度控制在1MV/cm以下,体内的峰值电场强度在2.4MV/cm以下,有效减小了实际工艺中环注入窗口的工艺偏差引起的环间距拉偏对峰值电场强度的影响。环间距拉偏结果显示,在-0.2^+0.2μm的偏差范围内,器件表面(SiO_2/SiC交界处)的峰值电场强度并没有升高,只是峰值的位置发生了改变。最后利用了所设计的场限环终端进行了实际流片。测试结果显示,当施加6 500V的反向电压,漏电流小于10μA。

关键词：场限环碳化硅有限元仿真结型势垒肖特基二极管

具有多场限环终端的PiN二极管反向击穿的研究

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电子元件与材料 2021年第2期40卷 119-123,149页

作者：刘晓忠汪再兴孙霞霞郑丽君高金辉兰州交通大学电子与信息工程学院甘肃兰州730070

场限环终端结构可以有效提高击穿电压,因而被广泛应用于半导体功率器件。场限环中多个参数都影响PiN二极管主结的击穿能力。本文基于数值模拟软件建立PiN二极管的场限环终端仿真模型,并设计十道场限环作为终端结构。分别仿真场限环结深... 详细信息

场限环终端结构可以有效提高击穿电压,因而被广泛应用于半导体功率器件。场限环中多个参数都影响PiN二极管主结的击穿能力。本文基于数值模拟软件建立PiN二极管的场限环终端仿真模型,并设计十道场限环作为终端结构。分别仿真场限环结深和漂移区掺杂浓度与主结的击穿电压的关系,得到结深和漂移区掺杂浓度与击穿电压的关系曲线。当漂移区掺杂浓度一定时,PiN二极管主结击穿电压随结深的增大而增大;当结深保持不变时,PiN二极管主结击穿电压随漂移区掺杂浓度的增大而减小。随后提取击穿时的电场分布,并分别从结表面和结曲面的峰值电场、电场分布均匀度两个方面分析击穿原理。

关键词： PiN二极管场限环击穿电压结深漂移区掺杂浓度电场分布

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一种沟槽型场限环VDMOSFET终端结构

微电子学 2016年第1期46卷 132-135页

作者：石存明冯全源西南交通大学微电子研究所成都611756

场限环结构以其简单的工艺和较高的效率,在垂直双扩散金属氧化物场效应晶体管终端结构中得到广泛应用,但其性能的提高也有限制。沟槽型终端结构对刻蚀工艺要求较高,并未在实际生产中得到大量应用。将场限环终端结构与沟槽终端结构相结合... 详细信息

场限环结构以其简单的工艺和较高的效率,在垂直双扩散金属氧化物场效应晶体管终端结构中得到广泛应用,但其性能的提高也有限制。沟槽型终端结构对刻蚀工艺要求较高,并未在实际生产中得到大量应用。将场限环终端结构与沟槽终端结构相结合,设计了一种沟槽型场限环终端,在149.7μm的有效终端长度上实现了708V的仿真击穿电压。此结构可以得到较大的结深,硅体内部高电场区距离表面较远,硅表面电场仅为1.83E5V/cm,具有较高的可靠性。同时,工艺中只增加了沟槽刻蚀和斜离子里注入,没有增加额外的掩膜。

关键词：场限环沟槽终端击穿电压

场限环结构电压和边界峰值电场分布及环间距优化

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固体电子学研究与进展 2003年第2期23卷 164-169页

作者：何进张兴北京大学微电子学研究所北京100871

采用与平面结物理机理最接近的圆柱坐标对称解进行分析 ,提出了平面结场限环结构的电压分布和边界峰值电场的解析理论。以单场限环为例 ,给出了场限环结构极为简单的各电压和边界峰值电场表达式。讨论了不同环间距和反偏电压对场限环电... 详细信息

采用与平面结物理机理最接近的圆柱坐标对称解进行分析 ,提出了平面结场限环结构的电压分布和边界峰值电场的解析理论。以单场限环为例 ,给出了场限环结构极为简单的各电压和边界峰值电场表达式。讨论了不同环间距和反偏电压对场限环电压的影响 ,并用流行的 2 -D半导体器件模拟工具 MEDICI对解析计算进行了验证。根据临界电场击穿近似 ,讨论了环间距的优化设计并给出了优化环间距表达式。在一定结深和掺杂浓度时。

关键词：场限环击穿电压边界峰值电场环间距功率集成电路

1700V IGBT场限环场板终端优化设计

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机车电传动 2021年第5期 58-63页

作者：周荣斌杨平唐茂森叶峻涵沈俊刘东朱利恒西南交通大学电气工程学院四川成都611756

击穿电压是IGBT的一个重要参数,而器件的击穿电压主要与终端结构有关,所以对终端结构的研究一直备受关注。文章设计了一种1 700 V的IGBT终端结构,采用场限环和场板相结合的终端技术,降低了器件表面电场峰值,提高了其击穿电压。通过仿真... 详细信息

击穿电压是IGBT的一个重要参数,而器件的击穿电压主要与终端结构有关,所以对终端结构的研究一直备受关注。文章设计了一种1 700 V的IGBT终端结构,采用场限环和场板相结合的终端技术,降低了器件表面电场峰值,提高了其击穿电压。通过仿真分析多组不同场板长度和氧化层厚度的终端结构,采用多项式拟合和多元回归分析击穿电压、表面电场分布与每个环上的场板长度和氧化层厚度的关系;在此基础上提前预测器件的击穿电压和表面电场分布,缩短终端设计时间;经过调整后,在366μm的终端上仿真实现了1 927 V的击穿电压,终端效率达到了91.5%。该终端优化设计方法能够优化器件的表面电场分布,有效降低表面电场峰值,并提高终端效率。

关键词： IGBT 场限环场板击穿电压多元回归多项式拟合仿真

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巨型功率晶体管场限环研究

湖南大学学报（自然科学版） 1993年第3期20卷 64-67页

作者：万积庆湖南大学应用物理系

通过解联立一维泊松方程得到了场限环结构的电场和电位分布.讨论了环间距、环宽、N-掺杂浓度、结深和表面电荷密度等参数的影响,得出了归一化击穿电压和环间距计算值.用这些计算值可以推算多环间结构的击穿电压和作为场限环设计的依据.

关键词： pn结击穿电压场限环功率晶体管

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单场限环结构的表面电场分布及环间距的优化

微电子学与计算机 2008年第2期25卷 114-118页

作者：高嵩石广源王中文辽宁大学物理学院辽宁沈阳110036

基于横向扩散与纵向扩散构成的冶金结边界为椭圆形这一特点,讨论单场限环结构表面电场强度的分布,给出表面电场强度、主结及环结分担电压的解析表达式。在纵向结深和掺杂浓度一定的条件下,根据临界电场击穿理论,讨论环间距的优化设计方... 详细信息

基于横向扩散与纵向扩散构成的冶金结边界为椭圆形这一特点,讨论单场限环结构表面电场强度的分布,给出表面电场强度、主结及环结分担电压的解析表达式。在纵向结深和掺杂浓度一定的条件下,根据临界电场击穿理论,讨论环间距的优化设计方法。单场限环结构主结环结间表面电场强度的绝对值曲线近似呈抛物线,最大电场位于主结处。随着环间距的增大,最大电场变大;随着横向扩散深度的增大,最大电场变小。环右侧最大电场也出现在结处,随着环间距和横向扩散深度的增加,最大电场均减小。在场限环结构中,当主结和环结在表面处的最大电场强度均等于临界电场强度时,击穿电压达到最大值,此时所对应的环间距为最佳环间距。

关键词：场限环表面电场击穿电压环间距