三明治结构终端的IGBT设计
“三明治”MEMS加速度计的设计与分析
的谐振频率 、 抗冲击性、 线性度等因素人手进行仿 真分析与理论计算 ， 确定 了加速度计的结构参数
以及 体硅 工艺 流程 。
传感器 的特别突出的优点在于 ， 灵敏度及分辨率 可以做到很高 ， 可以测量极小 的加速度 和位移 Ｊ
电容式加速度传感器种类繁 多 ， 但原理基 本 相 同， 都是通过测量 电容 的变化来检测加速度信
号。电容式加速传感器有诸 多优点 ： 压阻式或 热
对流 式 容 易 因 外 界 温 度 变 化 而 产 生 零 位 漂 移 儿 引， 而电容式的电容值一般与电极材料无关 ， 因此可选择温度系数低 的材料 ； 加上本身发热极
景 。
极板 间距 与极 板 间的重 叠 面积来决定 。为 了减小
寄生 电容 的干扰 ， 并提高传感器 的灵敏度 ， 电容式 加速度传感器通常采用差分 电容结构 ， 即质量块 部分作为公共极板 ， 两个电容串联相接。 对于差分电容式加速度计 ， 较为成熟的结构
有“ 梳齿” 结构 的 电容 式 加速 度 计 【 和 “ Ｊ 三 明治 ” 结 构 的 电容 式加 速度 计 ， “ 梳齿” 型 结构 的 电容式 加 速度 计 ， 由 于难 以实 现较 大 的敏感质 量块 ， 且敏
２ ３ ３ ０ ４ ２ ）
（ 北方 通用 电子集 团有 限公 司微 电子 部 蚌 埠 摘 要
基 于体 硅微 机械 加 工技 术 ， 设计 分析 了一 种抗 冲 击“ 三 明治 ” 电容式 ＭＥ Ｍ Ｓ加 速 度计 。利
用敏 感质 量块 与 固定 电极构 成 电容 差分 结构 ， 在 有效提 高加 速度 计灵敏 度 的 同时 ， 减 小 了寄生 电容 的干 扰， 提 高 了加速 度计 的 测量精 度 ， 并 对 悬臂 梁的抗 冲 击性 能做 了仿 真分 析 ， 保证 了加 速度 计 工作 的可 靠 性 。经仿 真与理 论计 算 分析表 明 ， 该加 速 度计 在 Ｚ轴 向 的灵敏 度 为 ０ ． １ ２ ５ ｐ Ｆ ／ ｇ ， 谐振频率为 ４ ． ９ ｋ Ｈｚ ， 量
IGBT器件及其制作工艺方法
IGBT器件及其制作工艺方法IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）即绝缘栅双极晶体管，是一种晶体管和MOSFET的结合体，具有高压能力和高速开关特性，广泛应用于电力电子领域。
本文将介绍IGBT器件的结构和制作工艺方法。
IGBT器件的结构主要包含PN结、N沟道、金属栅极、绝缘层和N+漂移区。
其中，PN结由N型材料和P型材料形成，N沟道被PN结分隔为两部分，起到隔离和控制电流的作用。
金属栅极用于控制N沟道的导电性能，绝缘层用于隔离金属栅极和N沟道，防止漏电和干扰。
N+漂移区能够传输电流，并提供低电阻通路。
制作工艺方法如下：1.衬底制备：选择要求导电性好的硅材料作为衬底，通过切割和抛光等处理，得到平整的硅片。
2.衬底掺杂：将硅片放入离子注入设备中，用磷或砷元素进行离子注入，实现N型材料的掺杂。
3.遮膜制备：在硅片表面涂覆一层氧化层，然后通过光刻技术，制作出金属栅极的图案。
4.金属栅极制备：使用物理蒸发、溅射或化学气相沉积等方法，在遮膜上部涂覆金属材料，形成金属栅极。
5.绝缘层制备：利用化学气相沉积或溅射等技术，在金属栅极上涂覆一层高介电常数材料（如氮化硅），形成绝缘层。
6.N沟道制备：通过离子注入技术，向硅片的N型区域注入硼元素，形成P型区域，与N型区域形成PN结。
7.扩散区域制备：在N型区域的上方，掺入有掺杂剂（如金属铝），并在高温下进行扩散，形成扩散区域。
8.封装：将制作好的器件封装在封装盒中，形成完整的IGBT器件。
制作IGBT器件的工艺方法需要严格的工艺控制和精确的工艺步骤，以确保器件的性能和可靠性。
随着技术的发展，IGBT器件的制作工艺也在不断改进和优化，以满足不同应用领域的需求。
interposer三明治结构
interposer三明治结构Interposer三明治结构引言：三明治是一种流行的快餐食品，它的结构可以有很多变化和创新。
其中一种常见的结构就是interposer三明治结构。
本文将介绍interposer三明治结构的定义、组成部分、特点和应用领域。
一、定义Interposer三明治结构是一种将两个或多个不同材料的层通过插层件（interposer）连接在一起的结构。
插层件可以是金属、塑料或其他材料制成的薄片，用于连接和隔离各层材料。
二、组成部分Interposer三明治结构由以下几个主要组成部分构成：1. 顶层材料：通常是一种功能性材料，如导电材料、绝缘材料或光学材料。
这一层的选择取决于所需的性能和功能。
2. 底层材料：通常是一种基底材料，如硅、玻璃或塑料。
这一层提供了结构的稳定性和支撑。
3. 插层件（interposer）：插层件是连接顶层和底层材料的关键组成部分。
它可以是金属插层、塑料插层或其他材料插层，具体选择取决于应用需求。
4. 接触电极：接触电极是用于连接顶层材料和插层件的导电部分。
它通常位于插层件的顶部，起到传导电流的作用。
三、特点Interposer三明治结构具有以下几个特点：1. 高度可定制化：由于interposer三明治结构的模块化设计，可以根据具体需求选择不同的材料和插层件，实现高度定制化的设计。
2. 优异的性能：不同材料的组合可以充分发挥各自的优势，从而实现更好的性能表现。
例如，通过在插层件中加入导电层可以提高电导率，或者在插层件中加入光学层可以实现光学功能。
3. 良好的隔离性能：插层件的存在可以有效隔离不同层之间的电流、热量或其他信号，避免相互干扰，提高整体系统的稳定性和可靠性。
4. 紧凑的结构：interposer三明治结构可以将多个层次的功能集成在一个紧凑的结构中，节省空间并提高系统的集成度。
四、应用领域Interposer三明治结构在各个领域都有广泛的应用，下面列举一些典型应用领域：1. 电子封装：在半导体封装中，interposer三明治结构可以用于连接芯片和基板，实现高速信号传输和散热功能。
3300V平面栅IGBT器件芯片元胞三维仿真及终端设计
3300V平面栅IGBT器件芯片元胞三维仿真及终端设计近年来，随着电力电子技术的飞速进步，IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）作为一种重要的功率器件，被广泛应用于沟通传感器、伺服驱动器、电动汽车等领域。
为满足高压高速开关需求，3300V平面栅IGBT器件芯片的设计变得至关重要。
本文将阐述在实现3300V平面栅IGBT器件芯片元胞三维仿真过程中的关键步骤以及终端设计。
起首，我们需要了解3300V平面栅IGBT器件芯片的基本原理。
平面栅IGBT是一种功率器件，由NPN型晶体管和PNP型晶体管组成。
与通用的IGBT不同，平面栅IGBT具有更高的绝缘电压能力和更低的开关损耗。
实现3300V的绝缘电压能力需要思量到器件内部结构的布局和优化。
在芯片元胞三维仿真的过程中，我们将使用专业的仿真软件进行模拟。
起首，我们需要建立3300V平面栅IGBT器件芯片的几何模型。
这包括晶体管的主体结构、栅极和绝缘层等。
接下来，我们需要为芯片模型指定适当的材料和物理参数，以确保仿真结果的准确性。
在这一步骤中，我们还需要思量到温度的影响，因为温度变化可能对器件的性能产生重要影响。
完成芯片模型的建立后，我们可以进行电气仿真。
这涉及到定义适当的电压和电流条件，并对芯片内部的电场、电荷、电流等参数进行分析。
通过仿真，我们可以得到芯片内部电场分布、电流密度分布以及功耗分布等重要信息。
从仿真结果中，我们可以评估芯片的性能，包括开关速度、绝缘能力、功耗等。
接下来，基于仿真结果，我们可以进行终端设计。
终端设计是将芯片嵌入实际电路中的重要步骤。
在终端设计中，我们需要思量到芯片的引脚布局、散热设计、电气毗连等因素。
同时，我们还需要进行电路板布线的设计，以保证芯片和其他器件之间的电气毗连良好。
通过合理的终端设计，我们可以确保芯片在实际应用中的性能能够得到充分发挥。
终端设计完成后，我们可以进行实际的样品制作和测试。
igbt设计选型设计流程
igbt设计选型设计流程
1. 确定应用场景和工作条件
- 应用领域:工业控制、电力电子、交通运输等
- 工作电压、电流、频率范围
- 工作温度、散热条件
- 可靠性和寿命要求
2. 选择合适的IGBT模块
- 根据电压、电流等级选择合适的IGBT模块
- 考虑IGBT模块的性能参数:开关特性、导通特性、热阻等 - 评估IGBT模块的可靠性和成本
3. 设计驱动电路
- 选择合适的驱动IC或自行设计驱动电路
- 确定驱动电路的电压、电流能力
- 设计隔离和保护电路,如desaturation保护等
4. 设计散热系统
- 计算IGBT模块的功耗和热阻
- 选择合适的散热器和散热方式(如风冷、水冷等)
- 优化布局,确保良好的热耗散
5. 电磁兼容(EMC)设计
- 采取适当的布局和接地措施,减少EMI
- 添加滤波电路,抑制高频噪声
- 遵守相关的EMC标准和规范
6. 电路保护和故障处理
- 设计过电压、过电流、短路等保护电路
- 实现软启动、欠压锁存等功能
- 设计故障诊断和报警机制
7. 仿真验证和实验测试
- 进行电路仿真,验证设计的合理性
- 制作原理样机,进行实验测试和调试
- 评估性能,进行优化和改进
8. 可靠性分析和寿命预测
- 进行应力分析和失效模式分析
- 估算IGBT模块和系统的可靠性和寿命
- 根据需要采取措施,提高可靠性和寿命
以上是IGBT设计选型的一般流程,具体设计需要根据实际应用场景和要求进行调整和优化。
igbt课件
igbt课件IGBT课件IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种集大功率MOSFET和双极型晶体管优点于一身的功率半导体器件。
它在现代电力电子设备中得到广泛应用，如变频器、电动车控制器、电力传输系统等。
IGBT课件是一种教学资料，用于介绍和讲解IGBT的原理、结构、特性以及应用等方面的知识。
本文将从多个角度对IGBT课件进行探讨，帮助读者更好地了解和应用这一重要的电子器件。
一、IGBT的原理和结构IGBT是一种三端器件，由NPN型双极型晶体管和P型MOSFET组成。
它的工作原理是通过控制栅极电压来控制电流的导通和截止。
在导通状态下，IGBT具有低电压降和高电流承载能力；在截止状态下，它具有高电压隔离能力。
IGBT的结构复杂，包括N型衬底、P型基区、N型漏极、P型栅极等部分。
通过精心设计和优化这些结构，可以实现IGBT的高效率和可靠性。
二、IGBT的特性和优势IGBT具有许多独特的特性和优势，使其成为现代功率电子领域中的主要选择。
首先，IGBT具有高开关速度和低开关损耗，可以实现高频率的开关操作。
其次，IGBT的导通压降较低，可以减少能量损耗和发热。
此外，IGBT还具有较高的电流承载能力和较高的工作温度范围，适用于各种恶劣环境条件下的工作。
这些特性和优势使得IGBT在电力电子应用中得到广泛应用。
三、IGBT的应用领域IGBT在各个领域中都有广泛的应用。
在工业领域，IGBT被用于变频器、电机驱动器、电力传输系统等设备中，用于实现电能的高效转换和控制。
在交通领域，IGBT被应用于电动车控制器、高速列车牵引系统等，提高了交通工具的能效和可靠性。
此外，IGBT还被用于太阳能和风能发电系统中，实现可再生能源的高效利用。
IGBT的应用领域还在不断拓展，为各个行业带来了巨大的发展潜力。
四、IGBT课件的教学意义IGBT课件是一种教学资料，用于向学生介绍和讲解IGBT的相关知识。
IGBT究竟是什么？看完这篇你就明白了（附：IGBT的设计及仿真验证PPT）
IGBT究竟是什么？看完这篇你就明白了（附：IGBT的设计及仿真验证PPT）2017-04-09近日CCTV2《经济半小时》做了中国芯生存状态系列报道，其中一期谈到了中国IGBT的进展，我们姑且不谈我国IGBT目前究竟是否超过了美欧日，我们只谈谈技术，为大家普及一下究竟什么是IGBT，对于已经熟悉或从事IGBT设计的同学可以直接看后半部分 IGBT的设计及仿真验证PPT 。
(本文由EETOP在2015年12月17日首发，作者：芯苑网小桂，现在再次发给大家）大功率器件-《从PowerMOS到IGBT》电的发现是人类历史的革命，由它产生的动能每天都在源源不断的释放，人对电的需求不亚于人类世界的氧气，如果没有电，人类的文明还会在黑暗中探索。
然而在电力电子里面，最重要的一个元件就是IGBT。
没有IGBT就不会有高铁的便捷生活。
一说起IGBT，半导体制造的人都以为不就是一个分立器件(Power Disceret)嘛，都很瞧不上眼。
然而他和28nm/16nm集成电路制造一样，是国家“02专项”的重点扶持项目，这玩意是现在目前功率电子器件里技术最先进的产品，已经全面取代了传统的Power MOSFET，其应用非常广泛，小到家电、大到飞机、舰船、交通、电网等战略性产业，被称为电力电子行业里的“CPU”，长期以来，该产品（包括芯片）还是被垄断在少数IDM手上(FairChild、Infineon、TOSHIBA)，位居“十二五”期间国家16个重大技术突破专项中的第二位（简称“02专项”）。
究竟IGBT是何方神圣？让我们一起来学习它的理论吧。
1、何为IGBT？IGBT全称为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor)，所以它是一个有MOS Gate的BJT晶体管。
奇怪吧，它到底是MOSFET还是BJT？其实都不是又都是。
不绕圈子了，他就是MOSFET和BJT的组合体。
我在前面讲MOSFET和BJT的时候提到过他们的优缺点，MOSFET主要是单一载流子(多子)导电，而BJT是两种载流子导电，所以BJT的驱动电流会比MOSFET大，但是MOSFET的控制级栅极是靠场效应反型来控制的，没有额外的控制端功率损耗。
IGBT 设计要点
绝缘栅双极晶体管（IGBT ）的设计要点赵善麒、张景超、刘利峰、王晓宝江苏宏微科技有限公司作为新型电力半导体器件的主要代表，IGBT 被广泛用于工业、信息、新能源、医学、交通、军事和航空领域。
随着半导体材料和加工工艺的不断进步，IGBT 的电流密度、耐压和频率不断得到提升。
目前，市场上的IGBT 器件的耐压高达6500V ，单管芯电流高达200A ，频率达到300kHz 。
在高频大功率领域，目前还没有任何一个其它器件可以代替它。
本文着重分析讨论IGBT 器件的设计要点。
一、IGBT 的基本结构和工作原理从图1可以看出，IGBT 是一个复合器件，由一个MOSFET 和一个PNP 三极管组成，也可以把它看成是一个VDMOS 和一个PN 二极管组成。
图2是IGBT 的等效电路。
图1 IGBT 原胞的基本结构简化为 Injection layerR b图2 IGBT 器件的等效电路图1. IGBT 的 静态特性常规IGBT 只有正向阻断能力，由PNP 晶体管的集电结承担，而其反向的电压承受能力只有几十伏，因为PNP 晶体管的发射结处没有任何终端和表面造型。
IGBT 在通态情况下，除了有一个二极管的门槛电压（0.7V 左右）以外，其输出特性与VDMOS 的完全一样。
图3 一并给出了IGBT 器件的正、反向直流特性曲线。
IGBT 的主要静态参数： z 阻断电压V （BR ）CES – 器件在正向阻断状态下的耐压； ； 。
z 通态压降V CE(on) – 器件在导通状态下的电压降z 阈值电压V GEth – 器件从阻断状态到导通状态所需施加的栅极电压 V G图3 IGBT 器件的正、反向直流特性2. IGBT 的开关特性IGBT 的开关机理与VDMOS 完全一样，由MOS 栅来控制其开通和关断。
所不同 的是IGBT 比VDMOS 在漏极多了一个PN 结，在导通过程中有少子空穴的参与，这就是所谓的电导调制效应。
igbt模块设计流程
igbt模块设计流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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新一代IGBT模块用高可靠氮化硅陶瓷覆铜基板研究进展
新一代IGBT模块用高可靠氮化硅陶瓷覆铜基板研究进展李少鹏【摘要】Electric vehicle is the most ideal \"clean vehicle\"driven by electric power, and it is an effective way to solve the problem of energy and environment. IGBT module is the core component of electric vehicle drive system. The high reliability of packaging material is demanded by IGBT module.In this paper, the latest practical IGBT module in the world is introduced. A new type of silicon nitride ceramic bonding copper substrate for electric vehicle is reviewed. The present research situation and preparation technology of silicon nitride ceramic bonding copper substrate is summarized.%电动汽车是靠电能驱动的最理想的\"清洁车辆\", 是解决能源环境问题的有效途径.作为电动汽车驱动系统的核心IGBT模块, 对封装材料的可靠性提出了越来越高的要求.从目前国际最新的实用化IGBT模块的发展出发, 介绍了一种新型的IGBT模块封装用氮化硅陶瓷覆铜基板, 综述了国内外的研究现状, 介绍了氮化硅陶瓷覆铜基板制备技术.【期刊名称】《电子工业专用设备》【年(卷),期】2019(048)001【总页数】8页(P1-7,16)【关键词】电动汽车;绝缘栅双极晶体管;氮化硅陶瓷覆铜基板;高可靠【作者】李少鹏【作者单位】中国电子科技集团公司第十三研究所,河北石家庄 050051【正文语种】中文【中图分类】TN433当前，我国的能源结构和环境污染问题日益严重，特别在北方多个城市冬季的雾霾现象给人们的正常生活和出行甚至健康造成了巨大影响。
三明治结构终端的IGBT设计
三明治结构终端的IGBT设计IGBT是我国在高铁、汽车动力系统、家电等领域实现自主可控的核心功率半导体器件,通过近10年来的不懈努力,进行工艺技术和设计技术的不断公关,我国的IGBT有了长足的进步。
但和国际IGBT先进厂家对比,我国IGBT的设计制造能力仍有较大差距,包括IGBT结构（元胞、终端）薄片加工技术等。
在IGBT的终端技术方面,目前国内以场板加场限环的终端结构为主,占用面积较大,因而亟待进行面积利用率更高的新型IGBT终端研究。
本文以此为契机,基于国内现有工艺平台设计一款电压等级为650 V的具有三明治结构终端的IGBT。
本文首先阐述终端耐压原理,简要分析介绍几种基本的终端结构。
其次,结合RESURF技术和前人设计经验,提出三明治结构终端,利用数值仿真软件MEDICI分析研究终端结构参数,包括埋层长度、深度、宽度、掺杂浓度、界面电荷等对终端电学特性的影响。
基于国内IGBT工艺制造平台,综合考虑器件结构、终端与元胞工艺兼容性问题,设计一套耐压等级为650 V的三明治结构终端IGBT的工艺流程,利用工艺仿真软件TSUPREM4验证工艺的可行性,探究工艺参数对IGBT元胞和三明治终端结构的影响。
然后,利用MEDICI对工艺仿真生成的二维器件进行电学参数仿真,分析验证元胞的电学参数与P型体区参数、外延参数、槽栅参数、背面参数的关系,优化工艺参数,分析电学参数与终端工艺注入剂量的关系,探究终端注入剂量的工艺容差,同时优化三明治结构终端的界面电荷对耐压造成的影响。
最后使用L-edit软件实现版图绘制。
优化后的IGBT元胞的击穿电压BV为732 V,阈值V<sub>T</sub> <sub>H</sub>为4.4 V,导通压降V<sub>CE</sub>为1.54 V。
三明治结构终端的最优耐压为789 V,比常规场限环终端耐压高13 V,其长度为160μm,比常规场限环终端缩短了100μm;当界面电荷面密度为5×10<sup>11</sup>cm<sup>-2</sup>时,三明治结构终端的耐压为初始耐压的96.7%,而常规场限环终端的耐压只有初始的89.9%。
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三明治结构终端的IGBT 设计
IGBT是我国在高铁、汽车动力系统、家电等领域实现自主可控的核心功率半导体器件,通过近10年来的不懈努力,进行工艺技术和设计技术的不断公关, 我国的
IGBT有了长足的进步。
但和国际IGBT先进厂家对比,我国IGBT的设计制造能力仍有较大差距，包括IGBT结构（元胞、终端）薄片加工技术等。
在IGBT的终端技术方面，目前国内以场板加场限环的终端结构为主，占用面
积较大，因而亟待进行面积利用率更高的新型IGBT终端研究。
本文以此为契机，基于国内现有工艺平台设计一款电压等级为650 V 的具有三明治结构终端的IGBT。
本文首先阐述终端耐压原理, 简要分析介绍几种基本的终端结构。
其次, 结
合RESUR技术和前人设计经验,提出三明治结构终端,利用数值仿真软件MEDICI分
析研究终端结构参数, 包括埋层长度、深度、宽度、掺杂浓度、界面电荷等对终端电学特性的影响。
基于国内IGBT工艺制造平台，综合考虑器件结构、终端与元胞工艺兼容性问题,设计一套耐压等级为650 V的三明治结构终端IGBT的工艺流程，利用工艺仿真软件TSUPREM验证工艺的可行性，探究工艺参数对IGBT元胞和三明治终端结构的
影响。
然后，利用MEDICI对工艺仿真生成的二维器件进行电学参数仿真，分析验证元胞的电学参数与P型体区参数、外延参数、槽栅参数、背面参数的关系，优化工艺参数, 分析电学参数与终端工艺注入剂量的关系, 探究终端注入剂量的工艺容差, 同时优化三明治结构终端的界面电荷对耐压造成的影响。
最后使用L-edit软件实现版图绘制。
优化后的IGBT元胞的击穿电压BV为732
V,阈值V<sub>T</sub> <sub>H</sub>为4.4 V,导通压降V<sub>CE</sub：为
1.54 V
三明治结构终端的最优耐压为789 V,比常规场限环终端耐压高13 V,其长度为160卩m,比常规场限环终端缩短了100卩m;当界面电荷面密度为5X
10<sup>11v/sup>cm<sup>-2v/sup >时，三明治结构终端的耐压为初始耐压的
96.7%,而常规场限环终端的耐压只有初始的89.9%。
因此, 三明治结构终端对氧
化层中的界面电荷较常规场限环终端具有更高的耐受性。