10 kV P沟道SiC IGBT终端结构优化设计与实现

作者：冯旺; 刘新宇; 田晓丽; 杨雨; 郑昌伟; 杨成樾

来源：电源学报, 2023, 21(01): 202-207.

DOI：10.13234/j.issn.2095-2805.2023.1.202

• 碳化硅
• 绝缘栅双极晶体管
• 五区多重场限环
• 击穿电压

提出采用五区多重场限环FRM-FLRs(five-region multistep field limiting rings)终端设计并流片，研制10 kV P沟道碳化硅绝缘栅双极晶体管SiC IGBT(silicon carbide insulated gate bipolar transistor)终端。通过Silvaco TCAD软件仿真，对比研究传统等间距场限环ES-FLRs(equally spaced field limiting rings)终端和五区多重场限环终端对器件击穿特性的影响。仿真结果表明，五区多重场限环终端具有更均衡的近表面电场分布，减缓电场集中，优化空间电荷区横向扩展，且击穿电压可达到14.5 kV，而等间距场限环终端击穿电压仅为7.5 kV。同时，分别对五区多重场限环终端，以及采用此终端结构的P沟道SiC IGBT进行流片验证。测试结果表明，五区多重场限环终端可以实现12.2 kV的击穿电压；P沟道SiC IGBT的击穿电压达到10 kV时，漏电流小于300 nA，并且栅源电压为-20 V,集电极正向电流为-10 A时，器件的正向导通压降为-8 V。

• 单位
  中国科学院大学; 中国科学院微电子研究所