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內容簡介

　　單片智能功率芯片是一種功能與結構高度集成化的高低壓兼容芯片，其內部集成了高壓功率器件、高低壓轉換電路及低壓邏輯控制電路等，高壓厚膜SOI基橫向IGBT器件（高壓厚膜SOI-LIGBT器件）在其中被用作開關器件，是該芯片中的核心器件，其性能直接決定了芯片的可靠性和功耗。本書共7章：介紹了厚膜SOI-LIGBT器件的工作原理，分析了器件的耐壓、導通、關斷原理；然后圍繞高壓厚膜SOI-LIGBT器件的關鍵技術，研究了高壓互連線屏蔽技術、電流密度提升技術和快速關斷技術三大類技術，分析了U型溝道電流密度提升技術、雙溝槽互連線屏蔽技術、復合集電極快速關斷技術等9種技術；圍繞高壓厚膜SOI-LIGBT器件的魯棒性，研究了關斷失效、短路失效、開啟電流過充、低溫特性漂移；探討了厚膜SOI-LIGBT器件的工藝和版圖。本書內容基于過去8年單片智能功率芯片國產化過程中的創(chuàng)新設計和工程實踐積累進行編寫，兼具理論啟發(fā)性和工程實用性，適合功率半導體器件與集成電路領域內的科研、生產、教學人員閱讀和參考。

作者簡介

　　張龍 2010年于中國礦業(yè)大學獲學士學位，2013年、2018年于東南大學分別獲碩士、博士學位，2018-2020年在東南大學從事博士后研究工作，目前為東南大學至善青年學者，副教授，博士生導師，博士論文曾入選2019年度中國電子學會優(yōu) 秀博士學位論文。主要研究方向為功率半導體集成工藝及器件，開發(fā)了600V高功率密度厚膜絕緣體上硅Bipolar-CMOS-DMOS-IGBT工藝，并實現(xiàn)了單片全集成智能功率芯片的自主制備。孫偉鋒 2000年、2003年、2007年于東南大學分別獲學士、碩士及博士學位，目前為東南大學首席教授，國家高層次人才，江蘇省特聘教授，博士生導師。主要研究方向為功率半導體集成電路。劉斯揚 2008年于合肥工業(yè)大學獲學士學位，2011年、2015年于東南大學分別獲碩士、博士學位，2015至2017年在東南大學從事博士后研究工作，目前為東南大學青年首席教授，國家高層次人才，博士生導師，博士論文曾入選 2016年度中國電子學會優(yōu) 秀博士學位論文。主要研究方向為功率半導體集成工藝、器件及可靠性。

圖書目錄

第1章　緒論 1
1.1　單片智能功率芯片與厚膜SOI工藝　1
1.1.1　單片智能功率芯片　1
1.1.2　厚膜SOI工藝　2
1.1.3　LIGBT器件及其應用需求　3
1.2　高壓厚膜SOI-LIGBT器件的研究現(xiàn)狀　6
1.2.1　互連線技術　6
1.2.2　電流密度提升技術　7
1.2.3　短路魯棒性　8
1.2.4　關斷魯棒性　10
1.2.5　快速關斷技術　11
1.3　本書內容　12
參考文獻　13
第2章　高壓厚膜SOI-LIGBT器件的基本原理　20
2.1　耐壓原理　20
2.2　導通原理　22
2.3　關斷原理　24
2.3.1　開關波形　24
2.3.2　關斷的物理過程　26
2.4　短路過程與失效機理　27
參考文獻　32
第3章　高壓厚膜SOI-LIGBT器件的互連線技術　33
3.1　HVI導致?lián)舸╇妷合陆档臋C理　33
3.2　等深雙溝槽互連線技術　35
3.3　非等深雙溝槽互連線技術　41
3.4　本章小結　49
參考文獻　50
第4章高壓厚膜SOI-LIGBT器件的電流密度提升技術　51
4.1　電流密度與閂鎖電壓的折中關系　51
4.2　直角U型溝道技術　55
4.3　非直角U型溝道技術　60
4.4　本章小結　70
參考文獻　71
第5章高壓厚膜SOI-LIGBT器件的魯棒性　73
5.1　關斷魯棒性　73
5.1.1　多跑道并聯(lián)SOI-LIGBT器件的非一致性關斷特性　73
5.1.2　非一致性關斷行為的改進　83
5.2　短路魯棒性　84
5.2.1　雙柵控制型器件及其短路能力　84
5.2.2　溝槽柵U型溝道器件的特性　89
5.2.3　平面柵與溝槽柵U型溝道器件的短路特性對比　94
5.3　開啟電流過沖與di/dt控制技術　104
5.3.1　U型溝道SOI-LIGBT器件的di/dt可控性　104
5.3.2　預充電控制技術　106
5.4　擊穿電壓漂移現(xiàn)象　110
5.4.1　低溫動態(tài)雪崩測試　111
5.4.2　動態(tài)雪崩穩(wěn)定性機理　113
5.4.3　優(yōu)化策略討論　118
5.5　本章小結　122
參考文獻　122
第6章高壓厚膜SOI-LIGBT器件的快速關斷技術　127
6.1　漂移區(qū)深溝槽技術　127
6.1.1　漂移區(qū)雙溝槽器件及其關斷特性　127
6.1.2　漂移區(qū)三溝槽器件及其關斷特性　135
6.2　電壓波形平臺的產生機理與消除技術　144
6.2.1　電壓波形平臺的產生機理　145
6.2.2　電壓波形平臺的消除技術　148
6.3　復合集電極技術　156
6.3.1　復合集電極結構與原理　157
6.3.2　復合集電極SOI-LIGBT器件的特性　160
6.4　橫向超結技術　165
6.4.1　橫向超結的排列方式　166
6.4.2　關斷過程電壓波形分析　168
6.4.3　橫向超結優(yōu)化策略　174
6.5　陽極短路技術　178
6.5.1　結構和工作機理　178
6.5.2　電學特性　183
6.6　本章小結　188
參考文獻　189
第7章高壓厚膜SOI-LIGBT器件工藝流程與版圖設計　193
7.1　工藝流程　193
7.2　版圖設計　196
7.2.1　直條區(qū)域　196
7.2.2　拐角區(qū)域與HVI　197
7.2.3　跑道和隔離溝槽　197
參考文獻　198
符號、變量注釋表　199
縮略語　201