高壓IGBT關斷狀態(tài)失效的機理研究.pdf

1、新一代功率器件-絕緣柵雙極晶體管（Insulate Gate Bipolar Transistor，IGBT）由于其耐壓高、導通壓降低，廣泛應用于民用領域、商用領域等國民經(jīng)濟各個領域。IGBT的可靠性直接關系到所應用系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，因此，進行 IGBT的可靠性研究具有非常重要的作用。文中重點進行高壓IGBT在關斷狀態(tài)下的失效現(xiàn)象分析，深究其機理，期望能對高可靠IGBT的研制起到拋磚引玉的作用。同時文中還對槽柵IGBT的正向特性和阻

2、斷特性進行分析，提出新結構進行相應特性的優(yōu)化。
　　本文的主要工作如下：
　　1．對組成IGBT的三個部分：元胞區(qū)、過渡區(qū)、終端區(qū)進行分析，探求高壓IGBT關斷狀態(tài)下的失效機理。結合學者及自身研究成果，獲知影響高壓IGBT關斷狀態(tài)下的失效區(qū)域主要在元胞和終端結合的過渡區(qū)。借助仿真工具重點研究了過渡區(qū)在IGBT關斷時電流、電勢、溫度等電學特性隨著關斷時間的變化過程，結果證明IGBT關斷時大量空穴在過渡區(qū)的集聚會使過渡區(qū)電流增加

3、，溫度升高從而易導致過渡區(qū)動態(tài)雪崩擊穿甚至燒毀。提出了集電極終端具有介質(zhì)層和具有終端深能級雜質(zhì)層的兩種新結構IGBT，可有效降低電荷的集中效應，減小了關斷電流大小，提高了IGBT的可靠性。文中同時分析了如何提高元胞區(qū)和終端區(qū)的可靠性，在元胞區(qū)域引入發(fā)射極鎮(zhèn)流電阻和深埋 P+結構來提高可靠性；終端區(qū)采用場板/場限環(huán)結合結構和3D-RESURF結終端來提高可靠性。在2500V IGBT項目中，在元胞和終端區(qū)域采用上述提到結構，經(jīng)流片驗證可以