超高压碳化硅N沟道IGBT器件的设计与制造

作者：杨晓磊; 李士颜; 赵志飞; 李赟; 黄润华; 柏松^*

来源：电子与封装, 2022, 22(04): 14-19.

DOI：10.16257/j.cnki.1681-1070.2022.0413

• 碳化硅
• N沟道IGBT
• 超高压
• 载流子寿命提升技术

自主设计和制备了一种耐压超过20 k V的超高压碳化硅（SiC） N沟道绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT）器件。通过仿真设计优化了器件结构，同时结合自支撑衬底剥离技术、背面激光退火技术以及载流子寿命提升技术，成功在N型SiC衬底上制备了SiC N沟道IGBT器件。测试结果表明，该器件阻断电压为20.08 k V时，漏电流为50μA。当栅电极施加20 V电压，集电极电流为20 A时，器件的导通电压为6.0 V，此时器件的微分比导通电阻为27 mΩ·m2。该值仅为15 k V SiC金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET）比导通电阻的1/7，充分显示出SiC N沟道IGBT器件作为双极型器件在高阻断电压、高导通电流密度等方面的突出优势。