전력반도체 IGBT 소자의 전기적 특성향상을 위한 Floating Dummy Trenc Gate IGBT 전기적특성에 관한 연구 = The Electrical Characteristics of Floating Dummy TrencGate IGBT for Improving Electrical Characteristic in Power Semiconductor IGBT device

국문 초록 (Abstract)

국문초록
많은 IT산업 발전으로 정말 많은 곳에 전자 제품과 전력반도체 소자가 사
용되어 지고 있다. 환경이 파괴됨으로 인해 신재생에너지 또한 발전되어 지고
있고 발전한 전기 에너지를 일상생활에서 사용하기 위해 인버터가 필요하고
인버터엔 파워반도체 소자인 IGBT가 사용되어 지고 있으며 전기 자동차 등에
도 사용되고 있다. 그 중 스위칭 소자인 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transi
stor)를 연구하였다. IGBT 소자는 Gate 구조에 따라 Planar, Trench gate
type IGBT으로 구분되어 지고 Wafer 후면 공정 구조에 따라 Nun Punch
through, Punch through, Field stop IGBT 로 구별되어진다. 본 논문에서 연
구하고자한 소자는 Field stop Trench gate type IGBT를 연구하였다.
IGBT의 전기적 특성인 문턱전압(Threshold voltage), 항복전압(Breakdown
voltage), 온-상태 전압강하(On-state voltage drop, Vce-sat), 래치업
(Latch-up)을 개선 및 향상하기 위하여 IGBT 상단 구조에 Floating Dummy
Trench gate 구조를 추가한 구조에 대해 연구를 진행하였다.
본 논문에서는 Synopsys 사의 T-CAD Tol Simulation을 통해 연구를 진
행하여 120V급 Trench gate type IGBT, Floating Dummy Trench gate
type IGBT(FDT-IGBT), Ground Dummy Trench gate type
IGBT(GDT-IGBT)소자를 설계 및 비교분석하였다.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 제 1장 서론-----------------------------------1
• 1. IGBT 기술 동향--------------------1
• 제 2장 전력반도체 소자의 이론적 고찰--------------3
• 1. IGBT의 기본 구조 및 전기적 특성에 대한 고찰-------3
• 2. IGBT 동작원리 및 종류-----------------6
• 2.1 IGBT 동작원리----------------------6
• 2.1.1. Turn-on State--------------------6
• 2.1.2. Turn-of State--------------------8
• 2.2 IGBT 종류---------------------9
• 3. IGBT 전기적 특성-------------------12
• 3.1. 항복전압(Breakdown voltage)-------------12
• 3.2. 온-상태 전압강하(on-state voltage drop, Vce-sat)----14
• 3.2. 래치업(Latch-up voltage)--------------16
• 제 3장 Floating Dummy Trench Gate IGBT 설계---18
• 1. 120V급 Trench gate type IGBT 설계 ----------18
• 1.1. Wafer Resistivity 변화에 따른 전기적 특성 연구 -------2
• 1.2. P+ colector 변화에 따른 전기적특성 연구 ----------25
• 1.3. Trench gate type IGBT 설계 ---------------28
• 2. FDT-IGBT 설계 -------------------32
• 2.1. 이론을 기반으로 한 FDT-IGBT 구조 설계 ---------32
• 2.2. Trench gate type IGBT와 FDT, GDT gate type IGBT 비교 --35
• 2.3. 120V Floating Dummy Trench gate typq IGBT 설계 -----39
• 3. Floating Dummy Trench gate type IGBT 전기적 특성 연구 —48
• 3.1. P-base Implant dose 변화에 따른 전기적 특성 연구 ------49
• 3.2. P-base Drive-in time 변화에 따른 전기적 특성 연구 -----53
• 3.3. Field stop layer depth 변화에 따른 전기적 특성 연구 -----58
• 3.4. Dual Field stop layer depth 변화에 따른 전기적 특성 연구 ---62
• 4. Ground Dummy Trench gate type IGBT 전기적 특성 연구 —65
• 4.1. P-base Implant dose 변화에 따른 전기적 특성 연구 ------6
• 4.2. P-base Drive-in time 변화에 따른 전기적 특성 연구 -----70
• 4.3. Field stop layer depth 변화에 따른 전기적 특성 연구 -----74
• 4.4. Dual Field stop layer depth 변화에 따른 전기적 특성 연구 ---78
• 제 4장 결론 ---------------------------------82