一種IGBT芯片的剖析.pdf

1、IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管）自1982發(fā)明以來(lái)，以其驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低的優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于600V以上的變流系統(tǒng)，如交流電機(jī)、變頻器、開(kāi)關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。
　　國(guó)外IGBT技術(shù)飛速發(fā)展，而國(guó)內(nèi)目前則沒(méi)有一家具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和批量生產(chǎn)的廠家，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)被國(guó)外產(chǎn)品所壟斷，早日打破這種局面具有重大意義。
　　本文首先介紹了國(guó)外IGBT的研究概況，分

2、析了各種IGBT結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。選用市場(chǎng)上先進(jìn)的溝槽型非穿通IGBT進(jìn)行解剖，所選IGBT主要性能參數(shù)：閾值電壓3.5V-7.5V，工作電流25A，擊穿電壓1200V。先用濃硫酸熱分解法去除封裝和芯片表面鋁層，分析內(nèi)部引線；然后使用掃描電鏡對(duì)表面進(jìn)行拍照，測(cè)量出器件的表面結(jié)構(gòu)參數(shù)；接著使用磨角染色法測(cè)量縱向結(jié)構(gòu)參數(shù)，分析了溝槽型IGBT的優(yōu)越之處。
　　在扼要介紹了典型工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上，使用工藝仿真軟件ATHENA對(duì)解剖的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)

3、行了詳細(xì)的工藝仿真，各步工藝仿真給出了具體的參數(shù)，最后將工藝仿真的結(jié)果導(dǎo)入到器件仿真軟件ATLAS中，對(duì)元胞的轉(zhuǎn)移特性、輸出特性、導(dǎo)通電阻、正反向擊穿電壓和關(guān)斷時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行了器件仿真。工藝仿真并器件仿真的IGBT元胞的閾值電壓約為5.8V，正向擊穿電壓約為1229V，反向擊穿電壓約為1209V，關(guān)斷時(shí)間約為0.5μs。
　　進(jìn)一步分析了柵氧厚度、N-基區(qū)厚度、N-基區(qū)摻雜濃度和柵槽深度對(duì)器件性能的影響。在設(shè)計(jì)和制造IGBT時(shí)，生