江蘇東光微電子股份有限公司-錢夢亮1200V-NPT_IGBT研制 - DT-MOSFET(1).ppt

1200V平面NPT IGBT產(chǎn)品研發(fā) 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(jié)合的電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件 在提倡節(jié)能減排 低碳經(jīng)濟(jì)的時代 IGBT已成為功率半導(dǎo)體市場發(fā)展的主流器件 主要用在家電產(chǎn)品 工業(yè)控制 照明 消費(fèi)電子 計算機(jī)及汽車電子等 而智能電網(wǎng) 高速鐵路 新能源汽車為IGBT開辟了更加廣泛的應(yīng)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(jìn)行設(shè)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(huán)終端的IGBT進(jìn)行了仿真 所得耗盡層分布如下圖所示 場限環(huán)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(shè)計 包括不同的元胞設(shè)計 不同的終端結(jié)構(gòu) 場限環(huán) 場限環(huán)結(jié)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(shè)計中 表面工藝的設(shè)計利用現(xiàn)有MOSFET的工藝平臺進(jìn)行制造 然后開發(fā)背面工藝 包括FZ單晶片的減薄 背面離子注入 背注雜質(zhì)的激活 以及背面金屬化等 場氧化 環(huán)區(qū)光刻及刻蝕 終端注入及推進(jìn) 有源區(qū)光刻及刻蝕 JFET注入及推進(jìn) 柵氧化 多晶硅淀積及光刻 P阱注入及推進(jìn) 源區(qū)注入及推進(jìn) 介質(zhì)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(zhì)激活 背面金屬化等 通過實(shí)際流片試驗(yàn) 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(chǎn)品指標(biāo)相當(dāng) 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(yù)期設(shè)計指標(biāo) IGBT的試驗(yàn)的結(jié)果及相關(guān)結(jié)論 產(chǎn)品測試參數(shù)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(shù)特性如表1所示 A2管芯為本文設(shè)計的IGBT結(jié)構(gòu) 其參數(shù)在上述分片條件下滿足15A 1200V的平面IGBT產(chǎn)品設(shè)計指標(biāo) 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(jié)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(chǎn)品與D G M E 樣品測試數(shù)據(jù) Infineon產(chǎn)品與D G M E 樣品測試數(shù)據(jù) Infineon產(chǎn)品與D G M E 樣品測試數(shù)據(jù) Infineon產(chǎn)品與D G M E 產(chǎn)品測試數(shù)據(jù) Infineon產(chǎn)品與D G M E 產(chǎn)品測試數(shù)據(jù) Infineon產(chǎn)品與D G M E 產(chǎn)品測試數(shù)據(jù) 公司產(chǎn)品DG15N120各種參數(shù) 包括靜態(tài)和動態(tài)參數(shù) 基本與Infineon產(chǎn)品SGW15N120一致 正向壓降較小 在電磁爐上做上機(jī)實(shí)驗(yàn) 溫升比Infineon小5 芯片面積比Infineon小