[논문]Super Junction IGBT 필러 내부 Trench SiO2성장에 따른 전기적 특성에 관한 연구

이건희; 안병섭; 강이구

doi:10.7471/ikeee.2021.25.2.344

[국내논문] Super Junction IGBT 필러 내부 Trench SiO2성장에 따른 전기적 특성에 관한 연구
A Study on the Electrical Characteristics according to Growth of Trench SiO2 Inside Super Junction IGBT Pillar 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.25 no.2, 2021년, pp.344 - 349

이건희 (Dept. of Energy IT, Far East University) , 안병섭 (Dept. of Energy IT, Far East University) , 강이구 (Dept. of Energy IT, Far East University)

초록
AI-Helper

Super Junction구조는 항복전압과 온-상태 전압강하의 트레이드-오프 특성을 개선하고자 제안된 구조이다. 본 논문은 Super Junction IGBT P-Pillar 내부 영역에 Trench SiO₂를 성장시킨 구조를 제안한다. Super Junction구조에 인가되는 전계를 3D로 관찰 시 P-Pillar 내부에 전계가 인가되지 않는 영역을 확인하였다. Pillar영역의 부분저항은 각 Pillar의 크기와 항복전압에 의해 변동되는데 전계가 인가되지 않는 P-Pillar 내부 영역을 Trench 한 후 SiO₂를 성장시켜 P-Pillar의 크기를 감소시킨다. 4.5kV의 동일한 항복전압을 가질 때 온-상태 전압강하 특성이 Field Stop IGBT 대비 약 58%, 기존의 Super Junction IGBT 대비 19% 향상되는 것을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper proposes a structure in which Trench SiO2 is grown inside of Super Junction IGBT P-Pillar. When observing the electric field in 3D, we checked the region where the electric field have not affected inside of the P-Pillar. The pillar region's portion resistance is varied by the breakdown voltage and size of each pillar, which reduces the size by growing SiO2 after trenching has no field effect inside of that. At 4.5kV the same breakdown voltage, it was confirmed that the On-state voltage drop improved by about 58%, 19% compared to Field Stop IGBT and conventional Super Junction IGBT.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. Super Junction IGBT structure and proposed structure. 그림 1. Super Junction IGBT 구조와 제안하는 구조
그림 Fig. 2. 3D field distribution in the Pillar region. 그림 2. Pillar 영역의 3D 전계 분포도
그림 Fig. 3. Electric field location concentrated on the pillar. 그림 3. P-Pillar에 집중된 전계
그림 Fig. 4. SiO₂ depth P-Pillar in super junction IGBT (a) 8 um, (b) 12 um, (c) 16 um, (d) 20 um. 그림 4. Super Junction IGBT P-Pillar 내 SiO₂ 깊이 (a) 8 um, (b) 12 um, (c) 16 um, (d) 20 um
그림 Fig. 5. The electrical characteristics according to SiO₂ depth. 그림 5. SiO₂ 깊이에 따른 전기적 특성
그림 Fig. 6. SiO₂ Width P-Pillar in super junction IGBT (a) 0.8 um, (b) 1.2 um, (c) 1.6 um, (d) 2.0 um. 그림 6. Super Junction IGBT P-Pillar 내 SiO₂ 너비 (a) 0.8 um, (b) 1.2 um, (c) 1.6 um, (d) 2.0 um
그림 Fig. 7. The Breakdown Voltage characteristics according to SiO₂ Width. 그림 7. SiO₂ 너비에 따른 항복전압 특성
그림 Fig. 8. The On-state Voltage drop characteristics according to SiO₂ Width. 그림 8. SiO₂ 너비에 따른 온-상태전압강하 특성
표 Table 1. Electrical properties according to SiO₂ depth and width. 표 1. SiO₂ 깊이와 너비에 따른 전기적 특성
표 Table 2. Comparison of electrical properties of IGBT structures. 표 2. IGBT 구조의 전기적 특성 비교

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