IGBT核心技術及人才缺失 工藝技術缺乏

　　新型電力半導體器件的代表，IGBT的產業化在我國還屬空白。無論技術、設備還是人才，我國都處于全方位的落后狀態。應當認識到，電力半導體器件和集成電路在國民經濟發展中地位同樣重要，因此，政府應該對IGBT產業予以大力扶持。

　　眾所周知，電力電子技術可以提高用電效率，改善用電質量，是節省能源的王牌技術。當今以絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為代表的新型電力半導體器件是高頻電力電子線路和控制系統的核心開關元器件，它的性能參數將直接決定著電力電子系統的效率和可靠性。IGBT已成為新型電力半導體器件的代表性器件，對大功率高頻電力電子裝置和系統的技術發展起著十分重要的推動作用。

　　認識不足導致IGBT受冷落

　　IGBT的產業化在我國還屬空白。雖然國家在“八五”和“九五”期間分別立項支持了IGBT的研發和產業化，但是由于各種客觀原因，這些攻關的成果只是做出了技術樣品，而沒能把技術樣品變為工程產品并且實現產業化生產。

　　很長時間以來，在半導體行業中有相當一部分人認為我們國家已掌握了0.15微米、8英寸的集成電路技術，IGBT的0.5微米、6英寸的技術應沒有太大難度。事實上它們的差別在于：集成電路的技術難點在于拓撲結構及版圖設計，其生產工藝較為規范化和標準化，只要版圖設計好了，在一條常規的線寬合適的IC流水線上流片應不會有太大的問題;而IGBT正好相反，其設計技術相對而言不太復雜，但由于其大電流、高電壓、高頻和高可靠的要求，加工工藝十分特殊和復雜。目前，全國還沒有一條較完備的IC工藝線可以從頭到尾完成IGBT的生產。另外，對于不同電壓等級和頻率范圍的IGBT，其主要工藝也有較大差異，從而增加了IGBT生產的特殊性和復雜性。

　　我國的IGBT器件之所以沒能最終實現產業化還有一個重要原因是缺少產業化的技術經驗和人才。隨著近幾年來海歸派回國創業，這一狀況在某種程度上得到了改善。此外，國內高校和研究機構的興趣大多轉移到SiC和GaN寬禁帶半導體器件及電源管理芯片方向，目前國內只有兩三家高校及院所還在進行與IGBT器件相關的研發，并且主要限于計算機仿真研究。這就導致了我國在IGBT設計和研發方面的人才奇缺。

　　缺少核心產業化技術

　　IC的電熱學特點是電流小、電壓低、對散熱沒有太高要求，因此，IC的工藝特點是淺結、薄膜和片厚。而IGBT正好相反，其特點是電流大、電壓高和頻率高，因此對散熱的要求非常高，這樣，就必然導致IGBT的工藝特點是結深、膜厚和片薄。另外，應用系統對IGBT器件的可靠性要求也很高。

　　為了實現大電流，IGBT采用了多原胞并聯技術，每個原胞的開通和關斷性能要求高度一致，因此，要求IGBT的工藝一致性也很高。而且，為了盡量減少IGBT的并聯個數，希望IGBT在有源區面積一定的情況下其電流容量越大越好，即器件的電流密度越高越好。

　　為了實現高電壓，在IGBT芯片上采用了高壓終端技術及鈍化技術。終端的面積約占IGBT芯片總面積的20%。另外，有些應用場合還需將幾個IGBT進行串聯以滿足耐壓要求，IGBT的串聯技術必須考慮動態均壓問題，從而對IGBT的工藝和參數控制的一致性要求也較高。為了提高器件的工作頻率，需要對IGBT漂移區厚度、結構、少子壽命及集電極發射效率進行精確的控制。為了提高散熱效率，除了盡可能地降低器件的通態和開關損耗之外，還需要對IGBT芯片進行減薄。另外，IGBT的封裝材料和工藝對其散熱效率的影響也很明顯。

　　針對上述IGBT器件的特點，國內缺少此類器件的產業化設計、生產、封裝、測試和可靠性試驗等一套完整的技術。即使有些部門掌握了部分技術，但也不系統、不完整。而國外公司在IGBT的產業化技術方面對我國還是實行嚴密的封鎖政策。這就嚴重制約了IGBT器件在我國的產業化發展。