600V Trench FS IGBT的設(shè)計(jì).pdf

1、Trench-FS型結(jié)構(gòu)的IGBT是IGBT器件發(fā)展到目前最先進(jìn)的結(jié)構(gòu)，它的正向?qū)▔航?正向阻斷耐壓、導(dǎo)通損耗-開(kāi)關(guān)損耗之間具有良好的折中關(guān)系。Trench結(jié)構(gòu)提高了元胞密度，同等電流能力的Trench-FS型IGBT的制造成本也較其他結(jié)構(gòu)低，因此被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域和消費(fèi)領(lǐng)域。市面上的Trench FS IGBT產(chǎn)品都是國(guó)外的大公司推出的，國(guó)內(nèi)的IGBT商業(yè)化尚處于Planar結(jié)構(gòu)的IGBT，對(duì)Trench-FS結(jié)構(gòu)的IGBT的研

2、制還處于摸索階段，結(jié)合國(guó)內(nèi)工藝線自主研發(fā)Trench FS IGBT產(chǎn)品具有十分重要的意義?；诖耍菊撐脑诂F(xiàn)有工藝條件下，設(shè)計(jì)一款耐壓能力為600V、導(dǎo)通壓降小于2V、閾值電壓在5V到6V之間的Trench FS IGBT。
　　論文的主要工作內(nèi)容如下：
　　1.結(jié)合國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體制造平臺(tái)的基本工藝條件及所要設(shè)計(jì)的器件結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)一套600V耐壓的 Trench FS IGBT器件的工藝流程。通過(guò)工藝仿真軟件Tsupreme4對(duì)

3、外延、場(chǎng)氧、柵氧、刻槽等工藝進(jìn)行仿真調(diào)整，確定基本工藝方案。
　　2.在基本工藝方案的基礎(chǔ)上，通過(guò)Tsupreme4和二維器件仿真軟件Medici對(duì)器件元胞結(jié)構(gòu)參數(shù)、終端結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行仿真優(yōu)化。最后確定的元胞結(jié)構(gòu)仿真結(jié)果為BV=750V、Vce=1.68V、Vth=5.5V、t(d)off=100ns、toff=74ns。終端采用場(chǎng)板結(jié)合場(chǎng)限環(huán)的結(jié)構(gòu)，由于終端區(qū)不貢獻(xiàn)電流，終端區(qū)面積應(yīng)在保證耐壓能力和可靠性的前提下盡量小，優(yōu)化后的終

4、端結(jié)構(gòu)寬度為254μm，仿真結(jié)果為BV=811V。
　　3.根據(jù)對(duì)Trench FS IGBT器件工藝流程和結(jié)構(gòu)的仿真優(yōu)化結(jié)果，完成包括有源區(qū)、Pad區(qū)、終端區(qū)的版圖設(shè)計(jì)?？紤]到芯片電流的均勻性采用插指結(jié)構(gòu)。結(jié)合40A的額定電流要求及終端結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最終設(shè)計(jì)的版圖面積為4.9×4.9mm2。
　　4.利用L-edit軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的版圖進(jìn)行繪制。
　　本文的研究成果對(duì)國(guó)內(nèi)Trench FS IGBT的產(chǎn)品化具有一定的參考和