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创新技术推动国家功率半导体产业持续发展

----中车时代半导体两项“嵌入式沟槽发射极”IGBT技术成果在国际顶级功率半导体会议ISPSD上成功发表

发布时间:2018-06-22 浏览量:51 来源: 字号:[ ]

5月13日至17日,国际公认的功率半导体领域权威的学术会议——第三十届国际功率半导体器件与集成电路年会(The 30th IEEE International Symposium on Power Semiconductor Devices and Ics,以下简称ISPSD)在美国芝加哥举行, 本届会议也是“ISPSD 30周年盛典”。来自全球23个国家和地区的知名功率半导体公司、产业界和学术界人员参与了此次盛会。

本次ISPSD 会议中车时代半导体发表了两项“嵌入式沟槽发射极”IGBT(RET-IGBT)方面的成果,获得业界的广泛关注。

近年来,中车时代半导体一直致力于高功率密度IGBT研究并获得了一定成果。2017年,在日本札幌召开的第29届ISPSD中车时代半导体首次发布了1700V RET-IGBT的技术成果。今年在美国芝加哥召开的第30届ISPSD,中车时代半导体再次发布RET-IGBT技术上取得的两项新突破,分别应用于750V和3300V电压等级IGBT,将中国功率半导体产业的发展推向了一个新的高度。

中车时代半导体RET-IGBT技术成果获得业界广泛关注

精细沟槽是实现高功率密度IGBT的主流技术路线。随着精细化程度的提高,IGBT特征线宽不断降低,制造难度不断增大,对IGBT生产线的要求不断提高。中车时代半导体具有自主知识产权的RET-IGBT技术,创新性地在发射极下方嵌入一个或多个沟槽,在不降低发射极接触窗口线宽、不增加工艺难度的前提下,可大幅提高IGBT精细化程度。同时,RET结构为空穴载流子提供了额外的传输路径,可降低“P基区/ N+源区”结上的压降,从而提高闩锁被触发的阈值,大幅拓展IGBT的安全工作区SOA。该技术使得在相同的特征尺寸下,进一步全面提高IGBT导通压降VCE(ON)—关断损耗EOFF—安全工作区SOA折衷性能成为可能,具有显著的技术优越性,可广泛应用于电动汽车、轨道交通、智能电网、新能源等战略性新兴产业。

RET-IGBT结构示意图

相对常规结构IGBT,RET-IGBT可为空穴提供额外的传输路径

针对电动/混动汽车应用需求,中车时代半导体进一步对RET-IGBT的Dummy区进行结构优化,提出具备“嵌入式沟槽陪栅(RDT)”结构的RET-IGBT,并结合薄片技术,成功将RET-IGBT运用于汽车级750V IGBT上,导通压降VCE(ON)—关断损耗EOFF折衷关系大幅提升。相对于常规IGBT结构,RET-IGBT导通压降VCE(ON)降低0.35V,降幅达17.1%;结合RDT结构,导通损耗EON和关断损耗EOFF进一步分别降低34.9% 和12.3%。

具备RDT结构的RET-IGBT结构示意图

具备RDT结构的750V RET-IGBT VCE(ON)EOFF折衷关系提升,开关损耗降低

针对轨道交通、智能电网等领域的应用要求,中车时代半导体将RET-IGBT技术拓展至3300V电压等级。通过仿真器件特性,发现短路状态下RET-IGBT的沟道耗尽仅发生在台面一侧,即使在亚微米级(0.5μm)台面宽度下,RET-IGBT也能有效抑制台面间P基区的电导调制发生,利于短路安全工作区SCSOA的拓展。制备的3300V RET-IGBT获得了强健的SCSOA和RBSOA性能。

3300V RET-IGBT在短路状态下的仿真结果

自1992年第四届ISPSD开始,该会议每年举办一次,轮流在日本、美国、欧洲进行。近年来,以中国为代表的亚洲地区功率半导体领域产业界和学术界对行业的影响力日趋加强,2015年,ISPSD首次在中国举办,亚洲地区(除日本外)也增加成为ISPSD四个轮值举办地之一。2019年5月19日,第31届ISPSD也将在上海举行。中车时代半导体将在包括IGBT和SiC器件在内的功率半导体领域持续深耕细作,带来更好的技术和产品,为推动中国功率半导体产业快速发展而不懈努力。

 

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