李宏

(上海先进半导体制造股份有限公司，上海 200233)

1200 V IGBT的性能优化

李宏

(上海先进半导体制造股份有限公司，上海 200233)

主要研究1200 V IGBT器件的性能优化方法。理论分析了IGBT结构参数与其主要性能的关系，按1200 V IGBT器件击穿电压和饱和压降的设计要求，重点讨论了FS、JFET注入、延长JFET退火时间和减小Pring注入剂量对IGBT器件击穿电压（BV）和饱和压降（Vdson）的影响，最终得到了满足器件设计要求的最佳性能参数。

IGBT；FS-IGBT；JFET注入；JFET退火；Pring注入；击穿电压;饱和压降

1　引言

上世纪80年代初，试图把MOS与BJT技术集成起来的研究导致称为绝缘栅双极晶体管（IGBT）的新型功率器件的发明。作为新型电力半导体器件的主要代表，IGBT被广泛用于工业、信息、新能源、医学、交通、军事和航空领域。随着半导体材料和加工工艺的不断进步，IGBT的电流密度、耐压和频率不断得到提升。目前，市场上的IGBT器件的耐压高达6500 V，单管芯电流高达200 A，频率达到300 kHz。在高频大功率领域，目前还没有任何一个器件可以代替它。本文着重分析讨论1200 V IGBT器件的性能优化。

2　IGBT结构和设计理念

IGBT是一个复合器件，由一个MOSFET和一个PNP管组成，如图1。

IGBT集MOSFET的栅极电压控制特性和BJT的低导通电阻于一体，具有电压控制、输入阻抗大、驱动功率小、导通电阻小、开关损耗低及工作频率高等特点，并具有类似MOSFET的宽SOA（安全工作区）特性，是近乎理想的半导体大功率开关器件。然而对于IGBT的设计目前还是一个难点。为了减小器件开通的功率损耗以及开关损耗，希望器件的通态压降越小越好；同时为了兼顾高压器件的耐用性，希望IGBT的击穿电压尽可能高。……