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논문 상세정보

SiO2/P+ 컬렉터 구조를 가지는 1700 V급 고전압용 IGBT의 설계 및 해석에 관한 연구

Design and Analysis of Insulator Gate Bipolor Transistor (IGBT) with SiO2/P+ Collector Structure Applicable to 1700 V High Voltage

Abstract

In this paper, we propose a new structure that improves the on-state voltage drop and switching speed in Insulated Gate Bipolar Transistors(IGBTs), which can be widely used in high voltage semiconductors. The proposed structure is unique in that the collector area is divided by $SiO_2$, whereas the conventional IGBT has a planar P+ collector structure. The process and device simulation results show remarkably improved on-state and switching characteristics. Also, the current and electric field distribution indicate that the segmented collector structure has increased electric field near the $SiO_2$ corner, which leads to an increase of electron current. This results in a decrease of on-state resistance and voltage drop to $30%{\sim}40%$. Also, since the area of the P+ region is decreased compared to existing structures, the hole injection decreases and leads to an increase of switching speed to 30 %. In spite of some complexity in process procedures, this structure can be manufactured with remarkably improved characteristics.

참고문헌 (4)

  1. B. J. Baliga, 'Power Semiconductor Devices', PWS, 1996 
  2. N. Luther-King, M. Sweet, O. Spulber, K. Vershinin, M. M. De Souza, and E. M. Sankara Narayanan, 'Striped anode engineering: a concept for fast switching power device', Solid-State Electronics, Vol. 46, Iss. 6, p. 903, 2002 
  3. F. D. Bauer, 'The super junction bipolar transistor: a new silicon power device concept for ultra low loss switching applications at medium to high voltages', Solid-State Electronics, Vol. 48, No.5, p. 705, 2004 
  4. T. Laska, M. Munzer, F. Pfirsch, C. Schaeffer, and J. Schmidt, 'The field stop IGBT (FS IGBT) - a new power device concept with a great improvement potential', Proc. 12th ISPSD, p. 335, 2000 

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