整晶圆特大容量IGBT器件研究

The objective of this research project is to explore a novel concept of Wafer Scale Insulated Gate Bipolar Transistor (WS-IGBT)for very high power electronics systems. The proposal includes several research components: (1) multi-scale modeling of WS-IGBT device and device/circuit interaction; (2)investigation of redundancy design methodology, (3) enhancement of conductivity modulation in IGBTs; (4) development of IGBT fabrication process and post-processing with wafer probing and laser trimming techniques; and (5) development of presure contact ceramic packaging technology for the WS-IGBT. The goal is to deliver the world's first wafer-scale IGBT with a current rating 10-20 times that of today's chip-scale IGBT, and to make major breakthroughs in device modeling and characterization, device design methoddology, fabrication and packaging technologies. The proposed work will lay the foundation for introducing the IGBT into megawatt class high power applications which are currently dominated by traditional thyristors.

本项目以突破IGBT器件在特大容量电力电子应用领域的技术瓶颈为目标，在世界上首次提出整晶圆特大容量IGBT器件概念, 并通过对IGBT物理系统的多层次多范畴的建模研究，提出创新性的器件冗余设计制造思想，实现超大数量器件单元在单个晶圆上的无瑕疵电学并联。此外本项目拟研究基于增强电导调制效应的新型IGBT器件单元结构设计与优化等问题，为进一步降低IGBT的导通能耗奠定理论和技术基础；开发整晶圆特大电流容量IGBT的制造工艺并实现晶圆点针检测及激光修复等器件冗余制造方法；研究适用于整晶圆IGBT的平板全压接双面散热封装方法。本项目预期在特大容量IGBT器件的物理特性研究，建模方法，器件设计与制造等方面实现创新和突破，将单管IGBT的电流容量提高到现有国际水准的10-20倍，为IGBT从目前亚兆瓦级中小容量进入到兆瓦至百兆瓦级特大容量电力电子应用领域奠定基础。

本项目以突破IGBT 器件在特大容量电力电子应用领域的技术瓶颈为目标，在世界上首次提出整晶圆特大容量IGBT 器件概念, 并通过对IGBT 物理系统的多层次多范畴的建模研究，提出创新性的器件冗余设计制造思想，实现超大数量器件单元在单个晶圆上的无瑕疵电学并联。此外,本项目拟研究基于增强电导调制效应的新型IGBT 器件单元结构设计与优化等问题，为进一步降低IGBT 的导通能耗奠定理论和技术基础；开发整晶圆特大电流容量IGBT 的制造工艺并实现晶圆点针检测及激光修复等器件冗余制造方法；研究适用于整晶圆IGBT 的平板全压接双面散热封装方法。本项目预期在特大容量IGBT 器件的物理特性研究，建模方法，器件设计与制造等方面实现创新和突破，将单管IGBT 的电流容量提高到现有国际水准的10-20 倍，为IGBT 从目前亚兆瓦级中小容量进入到兆瓦至百兆瓦级特大容量电力电子应用领域奠定基础。