『小小天看世界』国产替代加速，功率半导体行业专题报告：高端布局加码( 二 )
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早期的功率型MOSFET也叫LDMOS（laterDoublediffusionMOS） ， 这种结构的MOSFET可以实现大电流传输 ， 但是器件的栅、源、漏都在表面 ， 因此器件的漏极和源极需要很长 ， 十分浪费芯片面积 。 并且由于LDMOS的栅、源、漏都在同一个表面 ， 在多个MOSFET器件进行并联时需要额外的隔离层 ， 工艺步骤增加 。 因此后来发展了VDMOS（vertcalDMOS） ， 这就是早期的planerVDMOSMOSFET ， 这种结构将原来LDMOS器件的漏极统一放到器件的另一侧 ， 这样使得漏极和源极的漂移区长度可以通过背面减薄来控制 ， 而且该种结构可以实现更有利于晶体管并联 。 晶体管的并联可以增大MOSFET的功率 。 这种结构的的表面处理工艺和传统的CMOS工艺兼容 。
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为克服planerMOSFET中整体面积使用效率不高的问题 ， 后来发展出trenchMOSFET器件结构 。 TrenchMOSFET是将管子的沟道从原来的planer变成沿着槽壁的纵向 。 这样的结构虽然提升了硅片面积使用效率 ， 但是工艺难度加大 ， 成本较高 ， 并且当槽较深是容易击穿 ， 因此trenchMOSFET的耐压性价差 。 但是该种结构可以实现较多的晶体管并联 ， 可以导通的大电流 ， 因此适合在低电压和大电流的工作环境 。
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3、IGBT
IGBT是由BJT和MOSFET组成的复合功率半导体器件 ， 同时具备MOSFET开关速度高、输入阻抗高、控制功率低、驱动电路简单、开关损耗小的优点和BJT导通电压低、通态电流大、损耗小的优点 。 IGBT在功率MOSFET的基础上增加了一层 ， 即在背面的漏极上增加一个P+层 。 在引入P+层之后 ， 从结构上漏端增加了一个P+/N-driff的PN结 ， 该PN结处于正偏状态 ， 不仅不影响导通反而增加了空穴注入效应 ， 该PN结带来的特性类似于BJT有两种载流子参与导电 。 因此IGBT具备MOSFET的开关速度高、输入阻抗高、控制功率低、驱动电路简单、开关损耗小等优点 ， 同时具备BJT导通电压低、通态电流大、损耗小等优点 。 IGBT在高压、大电流、高速方面有突出的产品竞争力 ， 已经成为功率半导体主流发展方向 。
从1988年IGBT诞生至今 ， 已经有七代IGBT结构 。 第一代IGBT(PT-IGBT)产品结构简单 ， 但是由于晶体结构本身原因造成负温度系数 ， 并联时各个IGBT原胞压降不一致 ， 不利于并联运行 ， 并且电流只有25A ， 容量较小 ， 因此没有普遍使用 。 第二代IGBT也称为改进型PT-IGBT是在P+和N-driff层时间加入N-buffer层 ， 这一层形成的耗尽层可以减小芯片厚度、减小功耗 ， 该种产品在600V以上具备优势 ， 但是1200V以上时外延厚度较大导致成本较高 ， 并且可靠性降低 。 西门子是改进型PT-IGBT产品的主流厂商 。
第三代IGBT也称为Trench-IGBT ， 该种结构的思路和trenchMOSFET思路一样 ， 将沟道转移到垂直面上 。 该种结构导通电阻小 ， 栅极密度增加不受限制 ， 有效特高耐压能力 。 由于需要使用双注入技术 ， 制作难度较大 。 英飞凌的减薄技术处于世界先进水平 ， 因此英在TrenchIGBT时代英飞凌一举成为IGBT行业巨头 。
第四代为NPT-IGBT ， 该种产品不再使用外延技术 ， 而是使用离子注入技术生成P+集电极（透明集电极） ， 该种结构可以精准控制结深进而控制发射效率 ， 增快载流子抽取速度来降低关断损耗 ， 同时该种结构具备正温度系数 ， 在稳态功耗和关断功耗取得较高的折中 ， 该种产品结构被广泛的使用 。
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