1200V平面NPT IGBT產品研發 報告人 錢夢亮 江蘇東光微電子股份有限公司 IGBT由雙極型晶體管和MOSFET相結合的電壓驅動式功率半導體器件 在提倡節能減排 低碳經濟的時代 IGBT已成為功率半導體市場發展的主流器件 主要用在家電產品 工業控制 照明 消費電子 計算機及汽車電子等 而智能電網 高速鐵路 新能源汽車為IGBT開辟了更加廣泛的應用市場 利用工藝模擬軟件Tsuprem4和器件仿真軟件Medici對NPT IGBT元胞進行設計 仿真所得擊穿特性如圖所示 IGBT的元胞和終端的仿真模擬 仿真所得閾值電壓為5V左右 如圖所示 對采用場限環終端的IGBT進行了仿真 所得耗盡層分布如下圖所示 場限環終端的擊穿電壓如下圖所示 此次IGBT流水采用了多種版圖設計 包括不同的元胞設計 不同的終端結構 場限環 場限環結合場板 不同的芯片大小等 其具體的版圖布局如圖所示 IGBT的版圖布局及工藝流程 在平面NPT IGBT的工藝設計中 表面工藝的設計利用現有MOSFET的工藝平臺進行制造 然后開發背面工藝 包括FZ單晶片的減薄 背面離子注入 背注雜質的激活 以及背面金屬化等 場氧化 環區光刻及刻蝕 終端注入及推進 有源區光刻及刻蝕 JFET注入及推進 柵氧化 多晶硅淀積及光刻 P阱注入及推進 源區注入及推進 介質層淀積及回流 接觸孔光刻及刻蝕 金屬淀積及刻蝕 鈍化層淀積 鈍化層光刻及刻蝕 硅片減薄 背面離子注入 雜質激活 背面金屬化等 通過實際流片試驗 成功試制擊穿電壓BVCE大于1200V 閾值電壓VTH為5 5 5V 正向壓降VCE sat 小于3 2V的IGBT樣品 與國外同類型IGBT產品指標相當 在不同的分片條件下 如終端注入劑量 背面注入劑量和硅片厚度等 有多個管芯均滿足預期設計指標 IGBT的試驗的結果及相關結論 產品測試參數表 在終端注入劑量為1E14cm 2 背面注入劑量為2E14cm 2和硅片厚度為220 m的條件下 大管芯A2 A5 小管芯B1 B2的參數特性如表1所示 A2管芯為本文設計的IGBT結構 其參數在上述分片條件下滿足15A 1200V的平面IGBT產品設計指標 A2管芯的擊穿特性曲線如圖5 a 所示的1460V 閾值電壓為圖5 b 所示的5 1V 與仿真模擬結果擊穿電壓1500V和閾值電壓5 2V吻合較好 a IGBT擊穿特性曲線 A2 b IGBT開啟特性曲線 A2 Infineon產品與D G M E 樣品測試數據 Infineon產品與D G M E 樣品測試數據 Infineon產品與D G M E 樣品測試數據 Infineon產品與D G M E 產品測試數據 Infineon產品與D G M E 產品測試數據 Infineon產品與D G M E 產品測試數據 公司產品DG15N120各種參數 包括靜態和動態參數 基本與Infineon產品SGW15N120一致 正向壓降較小 在電磁爐上做上機實驗 溫升比Infineon小5 芯片面積比Infineon小