Bachelor's Thesis

Analysis of Trench Insulated Gate Bipolar Transistors

Final Thesis 4.17 MB

Author of thesis: Ing. Juraj Karlovský

Acad. year: 2015/2016

Supervisor: doc. Ing. Petr Bábor, Ph.D.

Reviewer: Ing. Josef Polčák, Ph.D.

Abstract:

This thesis is focused on the selection and optimalization of suitable analytical methods for study of TIGBT (Trench Insulated Gate Bipolar Transistor) structures with a use of methods, that depict material composition of the studied sample. The theoretical part contain explana-tions of the analytical methods used for measurements and basic principle of operation of an TIGBT transistor. The practical part contain the methodic of measurements and the evaluation of the obtained data and design of optimal procedures in done experiments.

Keywords:

TIGBT, IGBT, SEM (Scanning Electron Microscope), EBIC (Electrone Beam Induced Current), TOF- SIMS (Time of Flight Secondary Ion Mass Spectroscopy),  collector, emitter, base, trench, gate, source, drain, oxide.

Date of defence

22.06.2016

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Language of thesis

Slovak

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Physical Engineering

Study programme

Applied Sciences in Engineering (B3901-3)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (B-FIN)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Petr Bábor, Ph.D.

Cílem této práce bylo pomoci firmě On Semiconductor v oblasti diagnostiky polovodičových součástek a řešit aktuální výrobní problémy s využitím infrastruktury CEITEC Nano. Diplomant se musel naučit ovládat zařízení pro metodu SIMS a SEM-EBIC a následně analyzovat vzorky dodané firmou On Semiconductor. Vzhledem k velkému počtu vzorků byly některé analýzy prováděny ve spolupráci s Michalem Potočkem. Výsledky měření metalických vrstev a terminačních struktur tzv. P-ringů jsou diskutovány. V práci je také podrobně popsána teorie související s výkonovými tranzistory typu TIGBT se zaměřením na metalické vrstvy a P-ringy. Autorova práce související s metodou EBIC byla finančně podpořena z fondu projektu AMISPEC. Vzhledem k dosaženým výsledkům a aktivní práci autora navrhuji práci hodnotit stupněm A.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu B

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Josef Polčák, Ph.D.

Student se v rešeršní části práce zabývá především IGBT tranzistory z nichž vychází koncepce TIGBT. Detailně vysvětluje princip jejich činnosti a srovnává jejich vlastnosti s jinými typy tranzistorů jako jsou MOSFET a bipolární tranzistory. V další části popisuje metody TOF-SIMS a EBIC, které byly použity k analýze TIGBT tranzistorů a výkonových diod. Experimenty jsou rozděleny do dvou částí – první obsahuje velké množství TOF-SIMS 3D profilů z nichž lze porovnat vlastnosti metalizovaných vrstev připravených oběma přístroji. Zde bych autorovi vyknul nadměrně velký počet obrázků (celá práce má celkem 97 obrázků), který je na úkor přehlednosti. V druhé části byly analyzovány okrajové oblasti čipů s výkonovými diodami metodou EBIC. Práce je poměrně obsáhlá s dobrým uspořádáním jednotlivých kapitol. Student si osvojil práci na zařízeních TOF-SIMS5 a Lyra3, kde provedl značné množství experimentů. Zejména u metody EBIC musel vyřešit jak nakontaktovat správné místo na čipu použitím metod FIB a GIS. Z mého pohledu student splnil všechny body zadání bakalářské práce a doporučuji tuto práci k veřejné obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Topics for thesis defence:
  1. Které zařízení na pokovování bylo doposud používáno a které je „to nové“?
  2. Jak byly určeny hloubky v tabulce 3?
  3. Uveďte typ běžně vyráběného TIGBT tranzistoru firmou On Semiconductor a jeho parametry.

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová