高壓IGBT關(guān)斷狀態(tài)失效的機(jī)理研究.pdf

1、新一代功率器件-絕緣柵雙極晶體管（Insulate Gate Bipolar Transistor，IGBT）由于其耐壓高、導(dǎo)通壓降低，廣泛應(yīng)用于民用領(lǐng)域、商用領(lǐng)域等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。IGBT的可靠性直接關(guān)系到所應(yīng)用系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，因此，進(jìn)行 IGBT的可靠性研究具有非常重要的作用。文中重點(diǎn)進(jìn)行高壓IGBT在關(guān)斷狀態(tài)下的失效現(xiàn)象分析，深究其機(jī)理，期望能對(duì)高可靠IGBT的研制起到拋磚引玉的作用。同時(shí)文中還對(duì)槽柵IGBT的正向特性和阻

2、斷特性進(jìn)行分析，提出新結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)特性的優(yōu)化。
　　本文的主要工作如下：
　　1．對(duì)組成IGBT的三個(gè)部分：元胞區(qū)、過渡區(qū)、終端區(qū)進(jìn)行分析，探求高壓IGBT關(guān)斷狀態(tài)下的失效機(jī)理。結(jié)合學(xué)者及自身研究成果，獲知影響高壓IGBT關(guān)斷狀態(tài)下的失效區(qū)域主要在元胞和終端結(jié)合的過渡區(qū)。借助仿真工具重點(diǎn)研究了過渡區(qū)在IGBT關(guān)斷時(shí)電流、電勢(shì)、溫度等電學(xué)特性隨著關(guān)斷時(shí)間的變化過程，結(jié)果證明IGBT關(guān)斷時(shí)大量空穴在過渡區(qū)的集聚會(huì)使過渡區(qū)電流增加

3、，溫度升高從而易導(dǎo)致過渡區(qū)動(dòng)態(tài)雪崩擊穿甚至燒毀。提出了集電極終端具有介質(zhì)層和具有終端深能級(jí)雜質(zhì)層的兩種新結(jié)構(gòu)IGBT，可有效降低電荷的集中效應(yīng)，減小了關(guān)斷電流大小，提高了IGBT的可靠性。文中同時(shí)分析了如何提高元胞區(qū)和終端區(qū)的可靠性，在元胞區(qū)域引入發(fā)射極鎮(zhèn)流電阻和深埋 P+結(jié)構(gòu)來提高可靠性；終端區(qū)采用場(chǎng)板/場(chǎng)限環(huán)結(jié)合結(jié)構(gòu)和3D-RESURF結(jié)終端來提高可靠性。在2500V IGBT項(xiàng)目中，在元胞和終端區(qū)域采用上述提到結(jié)構(gòu)，經(jīng)流片驗(yàn)證可以