具有空穴阻擋層IGBT的設(shè)計(jì).pdf

1、絕緣柵雙極性晶體管（IGBT）具有高耐壓、低導(dǎo)通壓降等突出的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用在高壓以及中壓電力電子系統(tǒng)。隨著IGBT新一代產(chǎn)品的推出，IGBT不僅在消費(fèi)類電子中逐步取代BJT和MOSFET，且在工業(yè)應(yīng)用中逐步取代MOSFET和GTR（Giant Transistor，巨型晶體管）。因此，對(duì)IGBT展開研究具有重要的意義。
　　本文針對(duì)IGBT正向?qū)▔航蹬c器件耐壓的矛盾關(guān)系，提出了一種具有空穴阻擋層的IGBT（Hole-block

2、ing IGBT，簡(jiǎn)稱HBIGBT）新結(jié)構(gòu)。主要內(nèi)容如下：
　?。?）介紹了CSTBT的基本結(jié)構(gòu)和原理，并通過(guò)仿真對(duì)比分析CSTBT、P-i-N二極管和傳統(tǒng)Trench IGBT的靜態(tài)參數(shù)以及動(dòng)態(tài)參數(shù)。CSTBT的引入在很大程度上折衷了正向?qū)▔航蹬c耐壓的矛盾關(guān)系，但是CSTBT的耐壓受N型阻擋層的影響較大，因此需要對(duì)此結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。
　?。?）基于MOS/P-i-N模型，在CSTBT的基礎(chǔ)上提出了一種名為HBIGBT的新結(jié)

3、構(gòu)。HBIGBT的結(jié)構(gòu)是在P-body區(qū)和N-漂移區(qū)之間引入一層二氧化硅來(lái)替代CSTBT中的N型阻擋層。HBIGBT中的二氧化硅層比CSTBT中的N型阻擋層存儲(chǔ)載流子的能力更強(qiáng)，所以 HBIGBT擁有較低的正向?qū)▔航?。同時(shí)，較薄二氧化硅阻擋層在一定程度上增加了器件的耐壓。通過(guò)仿真優(yōu)化分析得到了耐壓為1639V，導(dǎo)通壓降為1.59V，關(guān)斷時(shí)間為1735ns的HBIGBT。在HBIGBT的基礎(chǔ)上，對(duì)HBIGBT提出正面改進(jìn)結(jié)構(gòu)（即使用間斷

4、性二氧化硅阻擋層），內(nèi)部改進(jìn)結(jié)構(gòu)（即在N-漂移區(qū)底部增加N型阻擋層）和針對(duì)關(guān)斷特性的背面改進(jìn)結(jié)構(gòu)（即雙陽(yáng)極短路IGBT）。使得HBIGBT擁有了優(yōu)于CSTBT的靜態(tài)參數(shù)以及動(dòng)態(tài)參數(shù)，為高壓IGBT的設(shè)計(jì)提供了參考。
　?。?）針對(duì)IGBT的高壓特性，結(jié)合場(chǎng)限環(huán)與場(chǎng)板技術(shù)，設(shè)計(jì)耐壓為1200V的結(jié)終端，并通過(guò)仿真得到了耐壓為1470V的HBIGBT終端。在器件元胞結(jié)構(gòu)和工藝流程的基礎(chǔ)上，繪制了HBIGBT的版圖，為器件的制造實(shí)現(xiàn)提供