具有空穴阻擋層IGBT的設計.pdf

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

2、ing IGBT，簡稱HBIGBT）新結構。主要內容如下：
　?。?）介紹了CSTBT的基本結構和原理，并通過仿真對比分析CSTBT、P-i-N二極管和傳統(tǒng)Trench IGBT的靜態(tài)參數(shù)以及動態(tài)參數(shù)。CSTBT的引入在很大程度上折衷了正向導通壓降與耐壓的矛盾關系，但是CSTBT的耐壓受N型阻擋層的影響較大，因此需要對此結構進行改進。
　?。?）基于MOS/P-i-N模型，在CSTBT的基礎上提出了一種名為HBIGBT的新結

3、構。HBIGBT的結構是在P-body區(qū)和N-漂移區(qū)之間引入一層二氧化硅來替代CSTBT中的N型阻擋層。HBIGBT中的二氧化硅層比CSTBT中的N型阻擋層存儲載流子的能力更強，所以 HBIGBT擁有較低的正向導通壓降。同時，較薄二氧化硅阻擋層在一定程度上增加了器件的耐壓。通過仿真優(yōu)化分析得到了耐壓為1639V，導通壓降為1.59V，關斷時間為1735ns的HBIGBT。在HBIGBT的基礎上，對HBIGBT提出正面改進結構（即使用間斷

4、性二氧化硅阻擋層），內部改進結構（即在N-漂移區(qū)底部增加N型阻擋層）和針對關斷特性的背面改進結構（即雙陽極短路IGBT）。使得HBIGBT擁有了優(yōu)于CSTBT的靜態(tài)參數(shù)以及動態(tài)參數(shù)，為高壓IGBT的設計提供了參考。
　　（3）針對IGBT的高壓特性，結合場限環(huán)與場板技術，設計耐壓為1200V的結終端，并通過仿真得到了耐壓為1470V的HBIGBT終端。在器件元胞結構和工藝流程的基礎上，繪制了HBIGBT的版圖，為器件的制造實現(xiàn)提供