高压IGBT表面钝化技术的研究进展

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IGBT模块:技术、驱动和应用课件:质量与可靠性

IGBT模块:技术、驱动和应用课件:质量与可靠性
IGTB Modules– Technologies, Driver and Application
测试项目
型式试验
常规试验
测试项目
型式试验
常规试验
集-射极电压Uce*sus
×
集-射极饱和电压UCEsat
×
×
集-射极电压UCES
×
×
集-射极漏电流ICES
×
栅-射极电压±UGES
×
输入电容Cies
×
*
DCB:系统焊层的分离,总是从DCB的角落开始。避免在DCB的四角产生直角可以提高系统焊接层的负载周次能力 插入凹纹:在DCB的覆铜层边缘引入特定的压痕来防止覆铜层的脱落,从而提高自身的负载周次能力。
提高负载周次能力的措施
IGBT Modules– Technologies, Driver and Application
IGBT Modules– Technologies, Driver and Application
铜绑定线
采用铜键合工艺同时采用铜作为芯片表面金属覆层。
*
给定负载循环300s,据此计算损耗及计算相应的散热器温度、底板温度和结温。
寿命计算
IGBT Modules– Technologies, Driver and Application
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
每年的天数
5
10
10
20
25
30
45
50
50
50
35
35
每天的负载周次
2
2

igbt 工艺技术

igbt 工艺技术

igbt 工艺技术IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)即绝缘栅双极型晶体管,是当今领先的功率半导体器件之一,被广泛应用于能源转换系统、电动汽车、电力传输与配电、家电等领域。

IGBT工艺技术是指制造IGBT器件的过程和技术方法,这些技术对于提高IGBT的性能和可靠性至关重要。

首先,IGBT工艺技术中的一项关键技术是晶体管表面栅氧化层的制备。

通过氧化层的形成,可以提高IGBT的绝缘性能,减小栅极与源极之间的漏电流和迁移率的损失。

目前,常用的制备方法有湿法和干法两种。

湿法是在氢氧化钠溶液中加入氢过氧化物,将晶体管表面浸泡,形成氧化层。

而干法是使用氢氧化钠和硝酸钾的混合物,在一定温度和压力下使晶体管表面得到氧化。

这些制备方法可以稳定地形成氧化层,提高晶体管的性能。

其次,IGBT工艺技术中的另一个重要技术是导电路层的制备。

导电路层是指晶体管内部的金属导电层,用于控制当前和电压分布。

常用的导电路层制备方法有光刻法和金属化法。

光刻法是通过在硅片上覆盖敏化胶,并使用掩模板进行曝光,然后通过化学腐蚀和蚀刻的方式形成导电路层的图案。

金属化法是使用蒸镀、电镀或物理气相沉积等方法将金属层沉积在晶体管表面,形成导电路层。

这些制备方法可以实现精确的导电路层制备,提高IGBT的导电性能。

此外,IGBT工艺技术中还包括研磨和抛光技术。

研磨和抛光是为了改善晶体管的平坦度和表面光洁度,以提高晶体管的封装和散热效果。

研磨和抛光方法通常包括机械研磨、化学机械抛光等。

通过调整研磨和抛光参数,可以控制IGBT晶体管的尺寸和表面粗糙度,提高其封装和散热效果。

综上所述,IGBT工艺技术是指制造IGBT器件的过程和技术方法。

通过合理选择和优化工艺技术,可以提高IGBT的性能和可靠性,满足不同领域对功率半导体器件的需求。

未来,随着科学技术的不断进步,IGBT工艺技术将继续发展,为各个领域提供更高效、可靠的能源转换解决方案。

高压IGBT表面钝化技术的研究进展

高压IGBT表面钝化技术的研究进展

高压IGBT表面钝化技术的研究进展李立;刘江;吴迪;王耀华;金锐【期刊名称】《电子工艺技术》【年(卷),期】2016(037)002【摘要】The high voltage power semiconductor device IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) surface passivation process is an important part of the chip process technology. The quality of passivation layer directly affects the performance and the reliability of IGBT devices. In order to solve the problem of high voltage IGBT surface passivation process, the passivation mechanism of power semiconductor devices is studied. Then, the advantages and disadvantages of the commonly used surface passivation materials of power devices and the mainstream surface passivation schemes of high voltage power devices are investigated, the surface passivation materials and the surface passivation scheme for high voltage IGBT is analyzed and summarized. Finally, the developing trend and research direction of high voltage IGBT surface passivation technology are pointed out.%高压功率半导体器件IGBT(绝缘栅双极晶体管)的表面钝化工艺是其芯片加工工艺的重要环节,其钝化层的质量直接影响IGBT器件的性能参数和长期可靠性。

晶体硅太阳电池的氮化硅表面钝化研究

晶体硅太阳电池的氮化硅表面钝化研究

晶体硅太阳电池的氮化硅表面钝化研究
晶体硅太阳电池作为一种新兴的太阳能发电技术,其外表面应具有良好的表面活性性能,以保证电池的高效发电性能。

但晶体硅表面的活性性能往往受到空气中的污染物的影响,为了改善这一现象,研究人员开展了对晶体硅太阳电池表面的氮化硅钝化研究。

氮化硅钝化研究是指在高温下,将蒸气中的氮源添加到晶体硅表面,形成一层厚薄的氮化硅膜,以钝化晶体硅表面,减少表面污染,改善电池的稳定性。

首先,在实验中,研究人员使用电弧气体溅射机对晶体硅表面进行氮化硅钝化处理。

在氮化硅钝化处理过程中,将电弧气体添加到晶体硅表面,在高温环境下产生自熔合效应,形成一层薄的氮化硅膜。

氮化硅膜的厚度一般在1~3微米之间,具有良好的耐磨性能,能够有效阻止污染物的吸附,改善晶体硅表面的稳定性。

其次,在试验中,研究人员还将晶体硅表面的氮化硅膜进行了多种改性处理,包括气相添加、物相添加和加热处理等。

通过改性处理,可以提高氮化硅膜的耐磨性能,改善晶体硅表面的表面活性性能,有效阻止污染物的吸附,以保证电池的高效发电效果。

最后,通过对晶体硅表面的氮化硅钝化处理,可以有效抑制污染物的吸附,降低表面活性能,抑制电池表面的电池浪涌现象,保证电池的可靠性。

此外,氮化硅膜也具有良好的耐热和耐腐蚀性能,可以有效保护晶体硅太阳电池免受外界空气环境和污染物的损害,以便提高太阳电池的发电效率和使用寿命。

综上所述,晶体硅太阳电池表面的氮化硅钝化处理,可以有效抑制污染物的吸附,改善电池的稳定性,降低太阳电池的耗能,保证其高效发电性能。

由此,氮化硅钝化技术将成为太阳能发电领域的一项重要技术,对于提高太阳电池的发电性能具有重要意义。

对镀锌层无铬钝化技术的研究进展探讨

对镀锌层无铬钝化技术的研究进展探讨

对未来研究的建议和展望
进一步研究无铬钝化技术在不同环境条件下的耐 腐蚀性能和粘附性。
探讨无铬钝化技术在提高锌涂层耐腐蚀性能的同 时,对其他性能如硬度、耐磨性等方面的影响。
针对不同基材和镀锌工艺,研究开发适用于各种 情况的无铬钝化剂。
开展绿色制造和环保方面的研究,优化生产工艺 ,降低能耗和废弃物排放。
《对镀锌层无铬钝化技术的研究 进展探讨》
xx年xx月xx日
目录
• 研究背景和意义 • 镀锌层无铬钝化技术的研究现状 • 无铬钝化技术的理论基础 • 无铬钝化技术的实验研究 • 无铬钝化技术的工业应用 • 研究结论和展望
01
研究背景和意义
镀锌层无铬钝化技术的应用领域
汽车工业
镀锌钢板在汽车工业中广泛应用于提高防腐蚀性能。无铬钝化技术可以替代传统的铬酸盐 钝化,以减少对环境和健康的危害。
05
无铬钝化技术的工业应用
工业应用的主要领域和实例
汽车制造业
在汽车制造过程中,镀锌零件需要进行无铬钝化处理以增强防腐 蚀性能。例如,汽车轮毂、发动机零件和底盘等。
家电制造业
在家电制造中,镀锌材料被广泛应用于金属外壳和内部结构部件 。无铬钝化处理可提高其耐腐蚀性能和外观质量。
建筑行业
在建筑领域,镀锌钢材广泛应用于桥梁、高速公路、建筑结构和管 道系统。无铬钝化技术可以提高其耐腐蚀性能和延长使用寿命。
工业应用的潜力和未来发展趋势
潜力
随着环保意识的不断提高和技术的不断发展,无铬钝化技术的工业应用前景广阔 。未来,无铬钝化技术将在更多领域得到广泛应用,如新能源、海洋工程和航空 航天等。
发展趋势
未来,无铬钝化技术将朝着提高耐蚀性、增强稳定性和降低成本的方向发展。同 时,随着新材料的不断涌现,无铬钝化工艺将不断优化,以满足不同材料和工况 的需求。

高压大电流(4500V600A)IGBT芯片研制

高压大电流(4500V600A)IGBT芯片研制

2021年2月电工技术学报Vol.36 No. 4 第36卷第4期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Feb. 2021DOI: 10.19595/ki.1000-6753.tces.191758高压大电流(4 500V/600A)IGBT芯片研制刘国友1,2黄建伟1,3覃荣震1,3朱春林1,3(1. 新型功率半导体器件国家重点实验室株洲 4120012. 株洲中车时代电气股份有限公司株洲 4120013. 株洲中车时代半导体有限公司株洲 412001)摘要提高绝缘栅双极晶体管(IGBT)单芯片电流容量,对减小封装器件芯片并联数、简化封装结构、改善芯片均流至关重要。

该文基于高压、大电流、高可靠性IGBT应用需求,通过高压IGBT芯片坚强元胞设计及其协同控制技术实现了元胞之间的开关同步,通过光刻拼版技术解决大尺寸芯片的工艺制造,通过单芯片压接封装验证了大尺寸芯片设计及其性能,探索出一条大尺寸IGBT芯片设计、制造与验证的技术路径。

研究开发了全球第一片42mm×42mm大尺寸高压IGBT芯片,攻克了高压IGBT芯片内部大规模元胞集成及其均流控制的技术难题,首次实现了4 500V/600A单芯片功率容量,具备优良的动静态特性和更宽的安全工作区,并可以显著提高IGBT封装功率密度与可靠性。

关键词:大尺寸IGBT芯片电流容量均流压接中图分类号:TN433Development of Large Size IGBT Chip withHigh Power Capacity of 4 500V/600ALiu Guoyou1,2 Huang Jianwei1,3 Qin Rongzhen1,3 Zhu Chunlin1,3(1. State key Laboratory of Advanced Power Semiconductor Devices Zhuzhou 412001 China2. Zhuzhou CRRC Times Electric Co. Ltd Zhuzhou 412001 China3. Zhuzhou CRRC Times Semiconductor Co. Ltd Zhuzhou 412001 China)Abstract Increasing IGBT single-chip current capacity is essential for reducing the parallel number of packaged chips, simplifying the package architecture and improving the chip current sharing capability. According to the application requirements of high voltage, high current and high reliability for IGBT chips, this paper realized cell switching synchronization through robust cell design and its coordinated control, and solved the process manufacturing of large size chips through special photolithography technology. The single-chip press packaging was used to verify the design and performance of large size chips. A technical path for the design, manufacturing and verification of large size IGBT chips was explored. The world’s first 42mm×42mm large-size high-voltage IGBT chip with the power capacity of 4 500V/600A was developed. It has excellent dynamic and static characteristics,a wider safe operation area (SOA), and can significantly improve the packaging power density andreliability.Keywords:Large size IGBT chip, current capacity, current sharing, press pack收稿日期 2019-12-13 改稿日期 2020-02-20第36卷第4期刘国友等高压大电流(4 500V/600A)IGBT芯片研制 8110引言绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)作为能量处理与控制的“CPU”,耐受电压高、电流容量大、驱动功率小、开关速度快、使用方便灵活,已成为电力电子装置的主流开关器件[1-2]。

igbt产业的发展趋势

igbt产业的发展趋势

igbt产业的发展趋势IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是一种功率半导体器件,广泛应用于电力电子转换器和调制器。

它具有高速开关能力和较低的导通电阻,可以有效地控制大功率的电流和电压。

IGBT产业在电力系统、交通运输、工业制造和消费电子等领域具有重要的应用价值。

随着数字化和电气化时代的到来,IGBT产业正在迎来发展的黄金时期。

以下将从技术创新、市场需求、应用领域和政策支持等方面分析IGBT产业的发展趋势。

一、技术创新方面1. 高电压高功率IGBT:为了满足电力系统中的大功率需求,IGBT的电压和功率水平将持续提升。

高电压高功率IGBT技术的研发将成为行业的重点,以提高能源转换效率和降低损耗。

2. 高频IGBT:随着电力电子设备的快速发展,对高频IGBT的需求也越来越大。

高频IGBT可以实现更快的开关速度和更高的频率响应,使得调制器在高频段的工作更加稳定可靠。

3. 集成化与模块化:IGBT器件的集成化和模块化设计将是未来的趋势。

通过将多个IGBT芯片和其他辅助元器件集成在一个模块中,可以简化电路设计、提高系统可靠性和减少体积。

4. 新材料与封装技术:新材料的应用和封装技术的改进将促进IGBT的发展。

如碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等宽禁带半导体材料具有更好的导电和耐压特性,可以提高IGBT的性能。

二、市场需求方面1. 新能源发展:随着全球对清洁能源的需求不断增加,尤其是可再生能源如太阳能和风能的快速发展,对IGBT的需求将大幅增加。

光伏逆变器和风力发电装置等需要大量的IGBT器件来实现能量转换和变频控制。

2. 电动汽车和混合动力汽车:汽车产业的电动化趋势将直接推动IGBT产业的发展。

电动汽车和混合动力汽车需要大功率IGBT来实现电动机的驱动和能量回馈,同时也需要高频IGBT来实现DC/DC变换器和DC/AC逆变器。

3. 工业制造:工业自动化领域对IGBT器件也有着很大的需求。

igbt 器件和工艺技术

igbt 器件和工艺技术

igbt 器件和工艺技术IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是一种高压高功率晶体管器件。

它结合了MOSFET和双极晶体管的优点,并克服了它们的缺点。

IGBT器件主要用于电力变换、电机驱动和其他高功率电子设备中。

IGBT器件的结构复杂,主要由PNP型双极晶体管和N型MOSFET组成。

双极晶体管用于负责电流控制,而MOSFET用于控制开关。

两者结合的结果是,IGBT既有MOSFET的高输入阻抗和低输入电流,又有双极晶体管的低饱和压降和高电流放大倍数。

这使得IGBT器件成为高效率和高性能应用的理想选择。

在IGBT器件的工艺技术方面,主要有以下几个关键步骤。

首先是材料准备,主要是选择合适的半导体材料和衬底材料。

通常使用的半导体材料包括硅(Si)和碳化硅(SiC)。

接下来是晶体生长,通过将合适的原始材料在高温环境中进行化学反应,使其形成晶体结构。

然后是晶圆加工,将晶体切割成薄片,形成所需的晶圆。

接下来是薄膜沉积,将薄膜层沉积在晶圆上,通常使用物理气相沉积(PECVD)或化学气相沉积(CVD)等技术。

然后是光刻和蚀刻,将所需的图案转移到薄膜上,并通过蚀刻来形成所需的结构。

最后是封装和封装测试,将器件封装在合适的封装中,并进行电性能测试和可靠性测试。

IGBT器件的工艺技术的发展主要有以下几个趋势。

首先是向更小尺寸的器件迈进。

随着科技的发展,器件尺寸越来越小,可以提供更高的功率密度和更高的效率。

其次是向低损耗和高集成度迈进。

通过改进材料和工艺技术,减小器件的开关损耗和导通损耗,并提高器件的集成度和功能。

再次是向高温和高压环境适应迈进。

IGBT器件通常用于高温和高压环境中,因此需要具备良好的高温和高压耐受性。

最后是向节能和环保方向迈进。

随着节能和环保意识的增强,IGBT器件的设计和工艺技术也越来越注重节能和环保。

总之,IGBT器件是一种重要的高压高功率晶体管器件,其工艺技术的发展趋势主要包括向更小尺寸、低损耗和高集成度、高温和高压环境适应以及节能和环保方向迈进。

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当前 ,以IGBT为 代 表 的新 型 功率 半 导 体 器件 已经 广泛应 用 于轨道 交通 、智 能 电网 、航 空航 天和 工业 变频 等领域 ,给 人 们的生 产生 活方式 带来 了革 命 性影 响 】。为提 高高压 IGBT长 时 间运行 的稳 定性 及 可靠性 ,对高压 IGBT芯 片的表面钝 化工 艺进行研 究 ,显得尤 为重要 。
摘 要 :高压功率半导体器件 IGBT(绝缘栅 双极 晶体管)的表面化工 艺是其芯片加工工艺 的重要环节 ,其 钝化层 的质量直接影 n[ ̄IGBT器件 的性 能参数和 长期 可靠性 。为 了解决高压IGBT的表 面钝 化工艺 问题 ,首先研 究 了功率半导体器件 的钝化机理 ,随后调研 了功率器件常用表面钝化材料 的优缺点 和国际上主流的高压功率器 件表面钝 化方案 ,分 析总结 出了适用 于高压IGBT的表面钝化材 料和表 面钝化 方案 ,最后 指出 了高压 IGBT表面 钝化技术的发展趋势和今后 的研究方 向。
Key Words:high voltage IGBT;sur face passivation;reliabilit y;passivation material;passivation scheme Document Code:A Ar ticle lD:1001.3474(2016)02—0067-05
1功率 半导体器件 的钝化机理 发 生在 器 件 结 构 内 的各 种 界面 间 的 电 、热 、
物理 和 化学效 应都 有可 能 引起 功 率半导 体器 件 的失 效 。功率 半导 体器 件可 以看 成是 由多 种部件 或多 种 材料 组成 的 串联或 串并 联系 统 。在 这一 系 统中 ,有 许多 固相交界面 ,其 中包括 半导体/绝缘 体界面 (例  ̄Si/SiO。)、金 属绝 缘体界面 (例 ̄HAI/SiO 、 /多
LI Li,LIU Jiang,WU Di,W ANG Yao-hua,JIN Rui (State Grid Smart Grid institute,Beijing 1 022 1 1,China l
Abstract:The high voltage power semiconductor device lGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)
作者简介 :李立 (1989一 ),男 ,硕士 ,毕 业于北京工业大学 ,工程师 ,研究方 向为高压功率半导体器件。 基金项 目:国家电网科技基金项 目 (项 目编号 :5455DWl50005)。
电子 工 艺 技 术
68
Electronics Process Technology
2016年3月
晶硅等 )、金属/半导 体界面 (例  ̄A1/Si)、金属 间 界面 (例 ̄IA1/Au、Pt/Ti/W /Pt/Au等 )以及绝缘 体 /绝 缘体 界面 (例如 si,N /SiO 等 )。上 述 界面在温 度 、电压 、电流 和湿 度等 外 界应 力作 用下 ,界面 两 者之 间可能 发生 固/固扩散 、离子 电荷迁 移 、热 电子 注 入 、 电化 学腐 蚀 ,甚 至 出现 裂纹 等 ,结果 导致 界 面 的 电 、热和 机械 特性 的缓 慢变 化 ,从 而 引起器 件 参 数 的不稳 定 和退 化 ,以至 彻底 失效 ,所 以对 界面 效 应 的研 究在 器件 可靠 性物理 学 中有 很高 的价 值 。 其中 Si/SiO 为关 键界面 ,Si/SiO 界面之 下为 器件结 构 ,完成 电学功 能 ;Si/SiO 界面之 上 为互联 结构 , 将器 件性 能 弓1出 。Si/SiO:界面与器 件 的性能 和可靠 性密切相关 J。
关键词 :高压IGBT;表面钝化 ;可靠 性 ;钝 化材料 ;钝化方案 中图分类号 :TN305 文献标 识码 :A 文章编号 :1001—3474(2016)02—0067—05
Research Progress of High Voltage IGBT Surface Passivation Process
201 6年3月 第37卷第2期
电子工艺技术
Electronics Process Technolo
doi:10.141760.issn.1001-3474.2016.02.002
高压 IGBT表面钝 化技术 的研 究进展
李立 ,刘江 ,吴迪 ,王耀华 ,金锐
(国 网智能 电网研究院 ,北京 102211)
surface passivation process is an important par t of the chip process technology.The quality of passivation Iayer directly affects the performance and the reliabilit y of IGBT devices.In order to solve the problem of high voltage IGBT sur face passivation process.the passivation mechanism of pow er semiconductor devices iS studied.Then,the advantages and disadvantages of the commonly used surface passivation materials of pow er devices and the mainstream SOface passivation schemes of high voltage pow er devices are investigated,the surface passivation materials and the surface passivation scheme for high voltage IGBT is analyzed and summarized.Finally,the developing trend and research direction of high voltage IGBT surface passivation technology are pointed out.
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