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IGBT 发展

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发表于 2020-3-4 15:01:22 | 显示全部楼层 |阅读模式
1.      PT : 最初代IGBT, 他使用重参杂P+作为衬底作为起始层,在此之上以此生长N+buffer, N- base 外延,最后在外延层上形成元胞结构,因为电厂贯穿真个N-,工艺复杂,成本高,而且需要载流子控制,饱和压降呈负温度系数;
2.      NPT:1987年上市,90年代成为市场主流,他使用低参杂的N-作为起始层,先在N-漂移区的正面做MOS结构,然后研磨减薄工艺从背面减薄到IGBT电压规格需要的厚度,再从背面离子注入形成P+ collector。在截止时电场没有贯穿N-漂移区,NPT不需要载流子寿命控制,但缺点在于,如果需要更高的电压阻断能力,势必需要电阻率更高的N-漂移区,势必Vcesat会增加。
优点:低饱和压降,正温度系数,因为N-区的厚度大大降低,Vcesat相比PT大大减少,正温度系数,利于并联。
3.      Trench+ Field stop
IGBT3从平面变成了沟槽,沟槽IGBT中,电子沟道垂直于硅片表面,消除了JFET结构,增加了表面沟道密度,提高了近表面载流子浓度。
另外为了缓解阻断电压与饱和压降之间的矛盾,英飞凌在2000年推出了fieldstop IGBT, 目标在于尽量减少漂移区厚度,从而降低饱和压降,场截至起始材料和NPT相同,都是低参杂的N-衬底,不同在于FS IGBT背面多注入了一个N buffer层,他的参杂浓度略高于N-衬底,因此可以迅速降低电场强度,使整体电场呈梯形,从而使漂移区的厚度大大减小,N buffer还可以降低P发射级的发射效率,从而降低了关断时的拖尾电流和损耗。
4.      IGBT4, Trench+ field stop+ 薄晶圆
跟IGBT3 一样,都是trench+ field stop, 但是IGBT4优化了背面结构,漂移区的厚度更薄,背面P发射极及N buffer 的参杂浓度都有优化。
优点:高开关f,优化开关软度,
5.      IGBT5:芯片表面金属化用铜替代铝,芯片温度可以到175度,芯片进一步减薄
IGBT5牺牲了短路时间,性能和短路是一对矛盾体;
6.      IGBT6, 沟槽+场截止,与4类似,但是优化了背面P+注入,从而得到了新的折衷
7.      IGBT7, 微沟槽,IGBT7的沟道密度更高,并且优化了寄生电容参数,从而实现5kV/uS的最佳开关性能。





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发表于 2023-2-14 09:50:57 | 显示全部楼层
相当好的资料,感谢楼主无私分享!
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