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IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)自1982发明以来,以其驱动功率小而饱和压降低的优点广泛应用于600V以上的变流系统,如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。国外IGBT技术飞速发展,而国内目前则没有一家具有自主知识产权和批量生产的厂家,国内市场被国外产品所垄断,早日打破这种局面具有重大意义。本文首先介绍了国外IGBT的研究概况,分析了各种IGBT结构的优缺点。选用市场上先进的沟槽型非穿通IGBT进行解剖,所选IGBT主要性能参数:阈值电压3.5V-7.5V,工作电流25A,击穿电压1200V。先用浓硫酸热分解法去除封装和芯片表面铝层,分析内部引线;然后使用扫描电镜对表面进行拍照,测量出器件的表面结构参数;接着使用磨角染色法测量纵向结构参数,分析了沟槽型IGBT的优越之处。在扼要介绍了典型工艺技术的基础上,使用工艺仿真软件ATHENA对解剖的结构参数进行了详细的工艺仿真,各步工艺仿真给出了具体的参数,最后将工艺仿真的结果导入到器件仿真软件ATLAS中,对元胞的转移特性、输出特性、导通电阻、正反向击穿电压和关断时间等参数进行了器件仿真。工艺仿真并器件仿真的IGBT元胞的阈值电压约为5.8V,正向击穿电压约为1229V,反向击穿电压约为1209V,关断时间约为0.5μs。进一步分析了栅氧厚度、N-基区厚度、N-基区掺杂浓度和栅槽深度对器件性能的影响。在设计和制造IGBT时,生长的栅氧厚度影响着阈值电压,两者近似线性关系;N-基区厚度和N-基区掺杂浓度决定了IGBT的击穿电压;栅槽的刻蚀深度通过改变N-基区厚度的有效宽度影响着IGBT的击穿电压。文献显示目前国内研究的都是平面型结构的IGBT,且击穿电压多数为700V左右,很少有超过1000V的。而垄断市场的国外厂家都是采用沟槽栅型结构,因此本文选用的国外厂家生产的沟槽型IGBT进行结构解剖、工艺仿真和器件仿真具有较好的实际意义。