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저널정보
한국전기전자재료학회 전기전자재료학회논문지 전기전자재료학회논문지 제29권 제5호
발행연도
2016.1
수록면
263 - 267 (5page)

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본 논문에서는 파워반도체 소자의 핵심 부품인 IGBT 소자의 최적화를 위해 NPT 플라나 게이트 IGBT와 트렌치 게이트 IGBT에 대한 설계 및 공정 파라미터를 제안하고 시뮬레이션을 진행하여 특성을 비교 분석하였다. NPT 플라나 IGBT 설계를 위해 소자 및 공정 변수를 변화시켜가면서 연구를 수행하였다. 연구수행 결과, 4.145V의 문턱전압과 724 V의 항복전압, 1.746의 온 상태 전압강하 특성을 갖는 600 V NPT 플라나 게치트 IGBT를 최적화하였다. 다음으로 온 상태 전압강하 특성 감소를 위해 제안한 트렌치 구조를 적용한 600 V 트렌치 NPT IGBT를 설계하였다. 플라나 NPT IGBT와 비교 분석을 위해 셀 크기 및 드리프트 두께와 비저항을 동일한 상태로 연구를 수행하였으며, 추가적으로 온 상태 전압강하 특성을 감소하기 위해 JFET 영역을 제거하는 트렌치 게이트 구조를 적용하기에 게이트 너비와 깊이에 따른 실험을 진행하였다. 연구수행 결과, 4.082 V의 문턱전압과 719 V의 항복전압, 1.357의 온 상태 전압강하 특성을 갖는 600 V 트렌치 NPT IGBT를 최적화하였다. 두 소자를 최적화 한 후, 전기적 특성을 비교 분석한 결과, 트렌치 게이트 구조의 IGBT 소자가 플라나 게이트 구조보다 온 상태 전압강하 특성이 약 22%로 향상됨을 알 수 있었다. 트렌치 게이트 전력 IGBT 소자의 칩 집적도 향상을 위해 셀 크기를 8 ㎛에서 4 ㎛로 50% 감소하여 동일한 공정조건으로 시뮬레이션을 수행하였으며, 그 결과 셀 크기가 50% 감소하였음에도 불구하고 4.077 V의 문턱전압과 720 V의 항복전압, 1.32 V의 온 상태 전압강하 특성을 유지할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 최적화 설계로 IGBT 소자 제작에 있어서 성능 및 생산성을 향상시킬 수 있을 것이다.
#Power IGBT #Planar gate #Trench gate #On-resistance #Breakdown voltage #Power devices

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E. G. Kang / 2002 / J. Korean Inst. Electr. Electron. Mater. Eng 15:758 google schola 이재인 / 2010 / 트렌치 콜렉터를 가지는 새로운 TIGBT 에 관한 연구 / 전기전자재료학회논문지 23(3):190~193 dbpia T. Laska / 2000 / ISPSD Proceedings :355 google schola 안병섭 / 2012 / 고내압 IGBT의 전기적 특성 향상에 관한 연구 / 전기전자재료학회논문지 25(3):187~192 dbpia J. S. Lee / 2008 / Microelectronics Journal 39:57 Crossref

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