1700V/100A平面型NPT-IGBT静态特性研究

基于现有工艺平台设计一款1700V／100A非穿通型绝缘栅双极晶体管器件（Nonpunchthrough insu—latorgatebipolartransistor，简称NPT-IGBT），元胞采用平面型结构，元胞注入采用自对准工艺，背发射极采用透明集电极技术，对其静态特性进行工艺仿真。仿真结果显示，调整P阱注入剂量及P阱推结时间可以改变器件的阈值电压，调整P阱及背面P^＋集电极注入剂量可以改变器件的饱和电压。将此设计进行流片验证，结果显示击穿电压在2100V以上，饱和压降在2．5～2．7V之间，阈值电压在3．9～5．9V之间，实测值和仿真值相差不大，在误差接受范围之内。

带有p型柱体的三维阳极短路LIGBT结构

为了有效消除器件的逆阻现象,提出了一种带有p型柱体的三维阳极短路横向绝缘栅双极型晶体管(SA-LIGBT)结构。p型柱体位于n型缓冲层中,提高了集电极区域的短路电阻,从而使逆阻现象完全消失。另一方面,p型柱体会向漂移区注入更多的空穴,可以增强通态条件下器件的电导调制效应,降低器件的通态压降。利用三维仿真软件Crosslight-APSYS仿真研究了p型柱体的高度、宽度和长度对逆阻现象以及对器件通态压降和关断速度的影响。结果表明,当p型柱体的高度为1μm,宽度为12μm,长度为20μm时,器件的逆阻现象完全消失。通态压降为1.61 V,关断时间为110.3 ns,而传统结构LIGBT的通态压降为1.56 V,关断时间为2.33μs。

IGBT多级场板终端结构的仿真和验证

基于现有工艺平台设计一个多级场板终端结构:在有源区最外围元胞和场板之间加一个P-Ring环,可以降低第一级场板边缘下的电场强度;改变第四级场板氧化层厚度,可以调整IGBT击穿电压值;在工艺过程中在淀积第四台阶氧化层之前先淀积一薄层SiOxNy薄膜作为腐蚀阻挡层,可降低对工艺精度的要求,同时提高器件可靠性;多级场板终端结构可以阻止器件表面电荷进入硅表面改变硅表面电势,提高器件的稳定性和可靠性。将此终端用在1 200V NPT Planer IGBT结构上进行流片验证,击穿电压可达1 300V以上。