現(xiàn)在及未來(lái)IGBT可控硅技術(shù)改進(jìn)的方向有下面幾點(diǎn)：
1，減小通態(tài)壓降。達(dá)到增加電流密度、降低通態(tài)功率損耗的目的。
2，降低開(kāi)關(guān)時(shí)間，特別是關(guān)斷時(shí)間。達(dá)到提高應(yīng)用時(shí)使用頻率、降低開(kāi)關(guān)損耗的目的。
3，組成IGBT的大量“原胞”在工作時(shí)是并聯(lián)運(yùn)行，要求每個(gè)原胞在工作溫度允許范圍內(nèi)
溫度變化時(shí)保持壓降一致，達(dá)到均流目的。否則會(huì)造成IGBT器件因個(gè)別原胞過(guò)流損壞而損壞。
4，提高斷態(tài)耐壓水平，以滿足應(yīng)用需要。
根據(jù)IGBT應(yīng)用數(shù)據(jù)表明：
1，在同樣工作電流下芯片面積、通態(tài)飽和壓降、功率損耗逐代下降。關(guān)斷時(shí)間也是逐代下降。而且下降幅度很大。達(dá)到了增加電流密度、降低功率損耗的目的。
2，表上列出的“斷態(tài)電壓”即是Vceo，發(fā)射極和集電極之間耐壓。這是應(yīng)用需要提出的越來(lái)越高的要求，
IGBT的技術(shù)改進(jìn)措施和方向
在硅晶片上做文章，有很多新技術(shù)、新工藝。IGBT技術(shù)改進(jìn)措施主要有下面幾個(gè)方面：
1，為了提高工作頻率降低關(guān)斷時(shí)間，di一代、第二代早期產(chǎn)品曾采用過(guò)“輻照”手段，但卻有增加通態(tài)壓降(會(huì)增加通態(tài)功耗)的反作用危險(xiǎn)。
2，di一代與第二代由于體內(nèi)晶體結(jié)構(gòu)本身原因造成“負(fù)溫度系數(shù)”，造成各IGBT原胞通態(tài)壓降不一致，不利于并聯(lián)運(yùn)行，因此當(dāng)時(shí)的IGBT電流做不大。此問(wèn)題在第四代產(chǎn)品中采用了“透明集電區(qū)技術(shù)”，產(chǎn)生正溫度系數(shù)效果后基本解決了，保證了(四)3中目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
3，第二代產(chǎn)品采用“電場(chǎng)中止技術(shù)”，增加一個(gè)“緩沖層”，這樣可以用較薄的晶片實(shí)現(xiàn)相同的耐壓(擊穿電壓)。因?yàn)榫奖。?飽和壓降越小，導(dǎo)通功耗越低。此技術(shù)往往在耐壓較高的IGBT上運(yùn)用效果明顯。耐壓較低的如幾百伏的IGBT產(chǎn)品，晶片本來(lái)就薄，再減薄到如100到150微米的話，加工過(guò)程極容易損壞晶片。
4，第三代產(chǎn)品是把前兩代平面絕緣柵設(shè)計(jì)改為溝槽柵結(jié)構(gòu)，即在晶片表面柵極位置垂直刻槽深入晶片制成絕緣柵。柵極面積加大但占用晶片位置減小，增加了柵極密度。工作時(shí)增強(qiáng)了電流導(dǎo)通能力，降低了導(dǎo)通壓降。
5，第四代非穿通型IGBT(NPT)產(chǎn)品不再采用“外延”技術(shù)，代之以“硼離子注入”方法生成集電極，這就是(五)2中提到的“透明集電區(qū)技術(shù)”。除已提到的產(chǎn)生正溫度系數(shù)、便于并聯(lián)運(yùn)行的功能外，主要還有：
5.1不必用輻照技術(shù)去減少關(guān)斷時(shí)間，因?yàn)椤巴该骷妳^(qū)技術(shù)”也有此功能。因此不存在輻照使通態(tài)壓降增加而增加通態(tài)損耗的可能。即(五)1中提到的“危險(xiǎn)”。
5.2不采用“外延”工藝和“輻照”工藝，可以減低制造成本。
6，表中所列的第五、第六代產(chǎn)品是在IGBT經(jīng)歷了上述四次技術(shù)改進(jìn)實(shí)踐后對(duì)各種技術(shù)措施的重新組合。第五代IGBT是第四代產(chǎn)品“透明集電區(qū)技術(shù)”與“電場(chǎng)中止技術(shù)”的組合。第六代產(chǎn)品是在第五代基礎(chǔ)上改進(jìn)了溝槽柵結(jié)構(gòu)，并以新的面貌出現(xiàn)。
請(qǐng)注意表中第五季第六代產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)改進(jìn)十分明顯，尤其是承受工作電壓水平從第四代的3300V提高到6500V，這是一個(gè)極大的飛躍。
上述幾項(xiàng)改進(jìn)技術(shù)已經(jīng)在各國(guó)產(chǎn)品中普遍采用，只是側(cè)重面有所不同。除此以外，有報(bào)道介紹了一些其它技術(shù)措施如：內(nèi)透明集電極、砷摻雜緩沖層、基板薄膜化、軟穿通技術(shù)等。
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1、低功率IGBT
摩托羅拉、ST半導(dǎo)體、三菱等公司推出低功率IGBT產(chǎn)品，應(yīng)用范圍一般都在600V、1KA、1KHz以上區(qū)域。
2、NPT-IGBT
在設(shè)計(jì)600—1200V的IGBT時(shí)，NPT—IGBT可靠性zui高，正成為IGBT發(fā)展方向。西門子公司可提供600V、1200V、1700V系列產(chǎn)品和6500V高壓IGBT，并推出低飽和壓降DLC型NPT—IGBT，依克賽斯、哈里斯、英特西爾、東芝等公司也相繼研制出NPT—IGBT及其模塊系列，富士電機(jī)、摩托羅拉等在研制之中。
3、SDB--IGBT
三星、快捷等公司采用SDB(硅片直接鍵合)技術(shù)，在IC生產(chǎn)線上制作第四代高速IGBT及模塊系列產(chǎn)品，特點(diǎn)為高速，低飽和壓降，低拖尾電流，正溫度系數(shù)易于并聯(lián)，在600V和1200V電壓范圍性能優(yōu)良，分為UF、RUF兩大系統(tǒng)。
4、超快速IGBT
國(guó)際整流器IR公司研制的超快速IGBT可zui大限度地減少拖尾效應(yīng)，關(guān)斷時(shí)間不超過(guò)2000ns，采用特殊高能照射分層技術(shù)，關(guān)斷時(shí)間可在100ns以下，拖尾更短，重點(diǎn)產(chǎn)品有6種型號(hào)。
5、IGBT功率模塊
IGBT功率模塊從復(fù)合功率模塊PIM發(fā)展到智能功率模塊IPM、電力電子積木PEBB、電力模塊IPEM。PIM向高壓大電流發(fā)展，其產(chǎn)品水平為1200—1800A/1800—3300V，IPM600A/2000V。大電流IGBT模塊，有源器件PEBB采用平面低電感封裝技術(shù)。IPEM采用共燒瓷片多芯片模塊技術(shù)，組裝的PEBB大大降低電路接線電感，提高系統(tǒng)效率。智能化、模塊化成。
