高压IGBT短路热点研究和性能改进

摘要

为提升高压IGBT的抗短路能力,进一步改善短路与通态压降的矛盾关系,研究了IGBT背面工艺对抗短路能力的影响。通过TCAD仿真,在IGBT处于负载短路工作期间,针对场终止(FS)层n型注入剂量和集电区硼注入剂量对IGBT芯片内部热点位置变化的影响进行了研究。仿真结果表明,提高FS层n型注入剂量可将热点由元胞沟道转移到FS/n^(-)结附近,有利于IGBT抗短路能力的提升;通过对FS层和集电区注入剂量的优化,通态压降在常温和高温下的差值进一步减小,有利于芯片并联应用。开发3300 V/62.5 A IGBT芯片,并封装成1500 A电流规格成品,其通态压降为2.43 V,常温和高温下的通态压降差值降低0.11 V,通过了20 V栅压13 kA(8.7倍额定电流)的短路电流和3000 A大电流关断能力的测试。