超结(Super Junction,SJ)IGBT是近几年被提出的一种新型IGBT结构,利用超结结面来代替传统的N型外延层漂移区,可以使得器件即使在高掺杂浓度下也能具有较为平坦的电场分布,从而获得了更优的器件导通压降和击穿电压折中关系。凭借性能优势,超结IGBT迅速成为学术界的研究热点。本文对基于80μm超薄硅晶的1200V沟槽栅SJ-IGBT器件元胞和终端结构及其工艺进行了研究设计。本文对IGBT器件和超结结构的工作原理进行了详细剖析,包括其导通、阻断及开关状态下器件内部的电场分布特性和载流子输运特性;在此基础上对超结IGBT的元胞结构进行设计,分别对漂移区超结结构、正面有源区结构和背面离子注入等各项参数进行仿真分析,详细展示了这些参数对其静态和动态性能的影响及其内部机理;最后得到了满足设计指标的1200V、40A SJ-IGBT元胞结构参数。相比之下,本文SJ-IGBT具有相对更薄的硅晶圆厚度,从而实现了1.52V的导通压降和1.15mJ的关断损耗。同时,针对制备中存在的深槽刻蚀工艺问题,提出了非对称的超结结构元胞,具有更宽的P柱、更低的刻蚀深宽比,有效提升了设计灵活度,降低了工艺难度。本文提出了一种1200V阶梯型多级场板超结终端结构。利用多级金属场板产生多个金属末端等距排列,使终端区整体纵向耗尽,具有更加平坦的电场分布。从仿真结果可以看出,同样的终端宽度下,增加金属场板的级数可以大大提升终端的耐压值。在4层金属场板的情况下,超结终端实现了1250V的耐压性能。本文基于80μm的超薄硅晶圆,进行了SJ-IGBT的工艺流程仿真。在Trench+FS硅基工艺基础上设计了超结IGBT及其终端的制造工艺。对外延参数、有源区参数、背面离子注入参数等均作出了设计和仿真验证。并最终完成了错向布局的芯片版图设计。