PT-IGBT与NPT-IGBT的差异

2021-12-17

1、PT-IGBT

图1其实是PT型1GBT芯片的内部结构,图2(c)是其导电的工作原理。所言的PT(PunchThrough,穿通型),指的是电场穿透了N-漂移区(图1中③),电子与空穴的重要汇合点在N1区[图1(c)]。

NPT在实验室内完成的时间段(1982年)要早于PT(1985),但工艺上的因素促使PT规模商用化的时间段比NPT早,因此第1代igbt模块商品以PT型为主。

PT-IGBT很切实解决了igbt模块的闩锁问题,但要增加外延层厚度,工艺复杂,成本也高。igbt模块芯片中的外延层与电压规格是直接关联的,电压规格越高、外延层越厚,IZOOV、2000V的PT-igbt模块外延层厚度各自实现了100μm和200μm。

2、NPT-IGBT

所言的NPT(Non-PunchThrough,非穿通),指的是电场没穿透N-漂移区,构如下图3所显示。NPT的基础工艺的工作原理是撤消N十缓冲区(图1中的④),直接在集电区(图1中的⑤)注入空间电荷形成高阻区,电子与空穴的重要汇合点换作了P十集电区。这项工艺又被称作离子注入法、离子掺杂工艺。
3、PT-igbt模块与NPT-igbt模块生产工艺与技术性的差异
PT与NPT生产工艺的差异如下所示:

PT-igbt模块芯片的制造从集电区(P+背发射区)开始,先在单晶硅的反面形成低掺杂的P+发射区,之后用外延工艺在单晶硅的正面逐一形成N十缓冲区、MOS构造。

NPT-igbt模块芯片的制造从基区(N-漂移区)开始,先往N型单晶硅的正面形成MOs构造,之后用研磨减薄工艺从反面减薄到igbt模块电压规格要L的厚度,再从反面用离子注入工艺形成集电区。

PT-igbt模块与NPT-igbt模块介绍

igbt模块的构造各式各样,但从纵向构造来说可归为穿通型,非穿通型。这2种igbt模块的区分依据为:临界击穿电压下Pbase-Ndrift结耗尽层的扩展能否穿透了N-基区。

PT(punchthrough):最“古老”的igbt模块工艺,在1980~1990年间占领主导作用,第1代igbt模块便是使用的PT工艺。

NPT(non-punchthrough):NPT-igbt模块由德国西门子公司于1987年推行,为上世纪90年代的主流产品。第2代igbt模块使用NPT工艺。

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