6集成电路应用第40卷第6期（总第357期）2023年6月ResearchandDesign研究与设计0引言IGBT技术已经经历了3代，最早诞生的为穿通型IGBT（PT），但由于其负阻特性以及器件关断速度慢、拖尾长，很难在模块中得到大面积应用，不久后便被非穿通型IGBT所取代（NPT），NPTIGBT受限于击穿电压，所以其最主要问题是芯片厚度太厚，通态压降无法得到更好的优化，直到场截止型IGBT的出现，通过在IGBT漂移区下方形成的场截止层，提高了IGBT的击穿耐压，降低了厚度，IGBT性能得到了大幅度的提升。在此之后，陆续出现了CSTBT、IEGT、MPT等技术都是期望通过改善IGBT的通态压降来进一步增强IGBT的电流密度。车用IGBT是在FSIGBT的基础上发展起来的，其将IGBT的高压、大电流以及易于集成、易于模块等特性表现得淋漓尽致。华虹宏力半导体已经同多家整车及模块企业进行合作、研发车用级IGBT芯片，其所具有的最重要特征为电流密度大、散热性能强、工艺集成度高。本文将重点介绍车用IGBT芯片如何满足IGBT模块的发展需求、所做改变以及发展方向。1IGBT大电流密度自IGBT问世以来，始终在追求低通态损耗、高电流密度，发展至车用级后，更是将IGBT电流密度提升至300A/cm2以上。为了追加高电流密度，需要尽可能缩小IGBT器件的元胞尺寸（即PitchSize），PitchSize越小，器件的电流密度越大。通过进一步优化实验证明，电流密度的增大更需要缩小Mesa的Size，在结合IEGT、CSTBT、MPT等技术后，可以不断提升IGBT的载流子存储效应，提升空穴载流子注入效果，1.6μmPitch的IGBT，在将Mesa减小至1.6μm的同时，可以将IGBT电流密度提升至320A/cm2。但是Pitch和Mesa的减小，对于IGBT芯片的工艺技术提出了巨大的挑战。（1）首先是Defect数量的剧增，Keylayer层的defect数量将直接导致IGBT电特性异常，如果无法及时筛选将对终端产品的应用产生高风险的可靠性问题，因此产品电流密度越高，越需要将Defect数量控制在较好的水平。（2）Mesa减小后，接触孔（CT）至沟槽（Tch）的距离缩小，导致工艺中出现套偏的问题，严重情况下将迫使器件芯片级测试出现失效短路或漏电等现象，如图1，当Pitch缩小至1.6μm时，CT至Tch的间距相应缩小至0.15μm，对CT层的光刻提出更高的要求。由此可见，对于实现大电流密度，需要更先进的工艺制程、更完善的在线监控手段。对于目前的IGBTFab具有巨大的挑战。2IGBT增强散热、高冷却性能IGBT模块工作的环境温度极高，包括具有IGBT模块在内的电机、引擎等都在汽车同一个...
