550V U型溝道厚膜SOI-LIGBT器件特性研究與優(yōu)化.pdf

1、智能功率模塊(Intelligent Power Module，IPM)將邏輯控制電路、高壓功率器件、保護(hù)電路和輸出電路集成在同一塊芯片中，使得整個(gè)系統(tǒng)具備集成度更高、更加可靠以及成本更低等優(yōu)點(diǎn)，它已經(jīng)廣泛應(yīng)用在空調(diào)、電機(jī)和冰箱等中小型功率領(lǐng)域。其中絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極型晶體管(Silicon OnInsulator-Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor, SOI-IGBT)器件具有泄露

2、電流小、絕緣性好、寄生電容小等優(yōu)點(diǎn)，成為智能功率模塊中重要的一種功率器件。
　　本文對(duì)國內(nèi)外現(xiàn)有的減小關(guān)斷時(shí)間、提高短路能力的技術(shù)進(jìn)行了調(diào)研和理論總結(jié)，并對(duì)傳統(tǒng)U溝道厚膜SOI-LIGBT器件的短路特性和開關(guān)特性進(jìn)行測(cè)試和仿真分析，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致傳統(tǒng)U溝道器件短路能力弱、關(guān)斷時(shí)間長的根本原因，結(jié)合上述調(diào)研和仿真分析，本文采用了新型溝槽隔離陽極短路結(jié)構(gòu)的U溝道厚膜SOI-LIGBT器件。在減小關(guān)斷時(shí)間方面，新型U溝道器件采用了隔離溝槽和陽

3、極短路結(jié)構(gòu)，為器件在關(guān)斷狀態(tài)時(shí)提供了一條載流子的排空路徑，有效減小了拖尾電流階段的時(shí)間，降低了關(guān)斷時(shí)間。在提升短路能力方面，通過調(diào)節(jié)新型U型溝道的溝道角度α，消除了額外熱點(diǎn)，提高器件的短路能力。最后，對(duì)器件的版圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)流片后的wafer進(jìn)行測(cè)試。
　　流片測(cè)試結(jié)果表明:新型器件在其他參數(shù)沒有退化的前提下，關(guān)斷時(shí)間從486ns減小為196ns;在25℃條件下，短路時(shí)間達(dá)到了13.4μs(Vge=5V，Vce=300V)，滿足