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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 張尙睦
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 동아대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
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전동차 동력추진제어장치에 사용되는 전력반도체 IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor) 모듈(Module)은 항복전압(Breakdown Voltage) 3300V, 컬렉터전류(Ic) 60 A인 소자 24개를 탑재하여 사용한다. 안전적인 동작을 위해 IGBT소자의 포화전압 Vce(sat) 값은 약 2.0 V ∼ 2.3 V 수준 으로 관리되고 있다. 본 연구는 IGBT소자의 공정개발에 있어서 어닐링공정이 Vce(sat) 특성에 미치는 영향에 대해서 실험하여 다음과 같은 연구결과를 얻었다.
첫째, 웨이퍼(Wafer)의 뒷면연마(Backside grinding)공정 그리고 뒷면이 온주입(Backside Boron ion implant)공정을 진행한 후, 퍼니스(Furnace)의온도 450℃, 공정시간 30min. 조건으로 퍼니스어닐링(Furance Annealing) 공정을 진행하여 Vce(sat) 특성에 미치는 영향을 검토한 결과, 컬렉터전류(Ic) 2.0 A에서 Vce(sat) 값은 약 5.5 V ∼ 6.5 V를 얻었다.
둘째, 웨이퍼의 뒷면연마공정과 이온주입공정을 진행한 후, 레이저펄스 1100 nm, 레이저중첩 3회, 레이저에너지는 3.5 J 조건으로 레이저어닐링(Laser Annealing)공정을 진행하여 Vce(sat) 특성에 미치는 영향을 검토한 결과, 컬렉터전류(Ic) 2.0 A에서 Vce(sat) 값을 약 1.6 V ∼ 1.7 V 얻었다. 또한 레이저에너지밀도가 크고, 레이저어닐링공정중첩 횟수가 많을수록 Vce(sat) 값은 작아지고, 레이저펄스폭이 클수록 한 웨이퍼 내 칩
(chip)들의 Vce(sat) 값의 균일성이 확보된다는 것을 알 수 있었다.
본 연구결과, 향후 3300V 급 IGBT소자 공정개발에 있어서 레이저어닐링공정의 최적화조건을 접목시키면 경쟁력 있는 3000V 이상 고전압 IGBT소자 제조에도 활용될 것으로 기대된다.
첫째, 웨이퍼(Wafer)의 뒷면연마(Backside grinding)공정 그리고 뒷면이 온주입(Backside Boron ion implant)공정을 진행한 후, 퍼니스(Furnace)의온도 450℃, 공정시간 30min. 조건으로 퍼니스어닐링(Furance Annealing) 공정을 진행하여 Vce(sat) 특성에 미치는 영향을 검토한 결과, 컬렉터전류(Ic) 2.0 A에서 Vce(sat) 값은 약 5.5 V ∼ 6.5 V를 얻었다.
둘째, 웨이퍼의 뒷면연마공정과 이온주입공정을 진행한 후, 레이저펄스 1100 nm, 레이저중첩 3회, 레이저에너지는 3.5 J 조건으로 레이저어닐링(Laser Annealing)공정을 진행하여 Vce(sat) 특성에 미치는 영향을 검토한 결과, 컬렉터전류(Ic) 2.0 A에서 Vce(sat) 값을 약 1.6 V ∼ 1.7 V 얻었다. 또한 레이저에너지밀도가 크고, 레이저어닐링공정중첩 횟수가 많을수록 Vce(sat) 값은 작아지고, 레이저펄스폭이 클수록 한 웨이퍼 내 칩
(chip)들의 Vce(sat) 값의 균일성이 확보된다는 것을 알 수 있었다.
본 연구결과, 향후 3300V 급 IGBT소자 공정개발에 있어서 레이저어닐링공정의 최적화조건을 접목시키면 경쟁력 있는 3000V 이상 고전압 IGBT소자 제조에도 활용될 것으로 기대된다.
목차
I. 서 론 11. 연구배경 1가. 전력반도체시장 현황 1나. 국내 전력반도체산업 현황 12. 연구의 필요성 및 목적 9가. 연구의 필요성 9나. 연구의 목적 9II. 이 론 121. 전력반도체 정의 및 주요특성 12가. 전력반도체의 정의 12나. 전력반도체의 분류 13다. 전력반도체의 주요특성 132. IGBT 소자의 어닐링공정기술 21가. 퍼니스어닐링(Furnace Annealing) 공정실험 21나. 레이저어닐링(Laser Annealing) 공정실험 22III. 실험방법 291. 퍼니스어닐링(Furnace Annealing) 실험 292. 레이저어닐링(Laser Annealing) 실험 29가. 펄스위드스(Pulse Width) 시험 29나. 중첩(Overlap Rate) 실험 29다. 에너지밀도(Energy Density) 실험 30IV. 실험결과 및 검토 311. 퍼니스어닐링(Furnace Annealing) 결과 312. 레이저어닐링(Laser Annealing) 결과 33가. 펄스위드스(Pulse Width) 영향 33나. 중첩(Overlap Rate) 영향 33다. 에너지밀도(Energy Density) 영향 34라. 실험검토 35V. 결 론 42참 고 문 헌 43ABSTRACT 45
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