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IGBT自上世纪80年代发明以来,经过30余年的发展,其应用领域不断扩展。其作为最新一代的复合全控型功率器件,具有电压控制、输入阻抗大、驱动功率小、控制电路简单、开关损耗小、工作频率高等诸多优点,应用范围也十分广泛。其中,耐压在1700 V及以上的IGBT在电机控制、新能源、轨道交通、智能电网、电动汽车等领域起着不可替代的作用。但由于国内工艺技术水平相对落后,1700V及以上IGBT的设计与生产长期落后于国外。本课题旨在结合现有国内工艺,一方面研究具有自主知识产权的1700V/100A IGBT芯片,同时设计了一种适用于3300V IGBT的新结构,通过这两方面工作为高压IGBT在国内的研发和实现积累一定的经验。本论文的主要工作及创新点包括：1、在本团队张斌博士工作的基础上,对1700V IGBT芯片进行了设计改进。针对耐压偏低(测试值为1700 V左右)情况,定制了电阻率更大的材料片,并重新对P+区进行拉偏试验确定了元胞的P+注入最优工艺参数；针对饱和导通压降偏高(测试值为3.7V)情况,结合市场同类产品的芯片面积,对版图进行了增大处理,同时对背面激光退火工艺进行了拉偏试验等。最终使击穿电压BVCES达到1890V,工作电流100A、正向饱和导通压降VCE(sat) 2.80 V,阈值电压Vth 4.75V左右、栅发射极漏电流Iges小于15 nA、关断时间Toff为1.14μs、开启及关断关断功耗均小于30 mJ,除关断时间略有延长外,关键指标有显著提升。2、张斌博士提出了一种带有双面N+扩散残留层的IGBT新结构,通过仿真发现此结构能改善1700VIGBT的JFET电阻,在改善器件导通压降的同时,击穿电压没有发生明显下降。但是流片测试后发现,器件耐压只有1300V左右,始终远低于仿真设计值,针对仿真与流片的这一巨大差异,本论文做了相应研究。通过对材料片做的多次缺陷腐蚀分析试验发现,因为形成双面N+扩散残留层需要用到的三重扩散工艺温度高(1285℃)、时间久(168小时),其造成的后果是导致硅片的缺陷密度剧增,而缺陷密度过大是造成器件击穿过早的主要原因。3、在第2点工作的基础上,将带有双面N+扩散残留层的新结构应用到3300V IGBT中。因为3300 V IGBT所需的三重扩散结深较浅,时间较短,这样就可以避免工艺过程中引入过多的缺陷所带来的风险,从而发挥该结构的优点,使器件在击穿特性与导通压降上有一个更理想的折衷。在此前提下,完成了对3300VIGBT从材料选取、元胞及场限环结构确定、工艺参数制定等一系列设计仿真工作。由于时间关系,版图绘制与流片验证工作有待后人继续完成。