Trench IGBT - Breakdown Voltage 개선을 위한 shielding layer

* 본글의 내용은 논문 본문의 내용을 참조하였습니다 .

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안녕하세요. 저는 전기공학과 학부연구생이고 논문리뷰하는 내용 블로그에 정리하면서 생각도 정리하고 겸사겸사 기록도 남겨놓으려는 의도로 리뷰 작성했습니다.

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논문의 모든 내용을 요약정리 하기 보다는(저작권문제) 제가 보면서 파악한 부분들을 간단하게나마 정리하여 논문을 소개하는 형식으로 리뷰하겠습니다.

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[출처] J. Lee, H. Shin, H. Lee, M. y. Sung and E. Kang, "The effect of a shielding layer on breakdown voltage in a trench gate IGBT," 2007 7th Internatonal Conference on Power Electronics, 2007, pp. 62-65, doi: 10.1109/ICPE.2007.4692349.

 

 

 

 

<개요>

  Trench IGBT 는 Planar IGBT 와 달리 gate 를 아래로 길게 삽입시킴으로서 Injection enhancement (IE) effect 를 통해 소자의 전도도를 개선합니다. 그러나 그에 대한 trade off 로서 gate 가 electric field 로 인해 받는 부담이 커지게 되어 breakdown voltage 가 감소하는 trade-off 가 존재합니다. 따라서 본 논문에서는 trench gate 밑단에 가해지는 electric field 를 완화시키기 위해 P+ 도핑된 shielding layer 를 사용하였습니다. 이를 통해 gate oxide 에 가해지는 electric field 가 크게 완화되어 breakdown voltage 가 개선됩니다. 

 

 

<본문리뷰>

 

P shielding trench igbt

P shielding layer 를 통해 완화되는 electric field 의 종류는 두가지로 나눌 수 있습니다. 

 

1.  gate oxide 에 가해지는 electric field

 

 일반적인 trench igbt 의 경우에는 gate oxide 에 electric field 가 직빵으로 가해지기 때문에 부담이 큽니다. 그러나  P+ 로 도핑된 layer 가 존재하면 electric field 가 gate oxide 에 도달하기 전에 P+ shielding layer 를 마주하게 됩니다. P+ shielding layer 는 고농도로 도핑되었기 때문에 electric field 는 P+ shielding layer/ n- drift 접합에 의해 발생한 depletion 영역에 분산되어 가해지게 됩니다. 따라서 gate oxide 까지 도달하는 electric field 는 완화됩니다. 

 

2. P-body 에 가해지는 electric field 

 

 P shielding layer 는 trench gate 밑단에 삽입되었으나 고농도로 도핑되었기 때문에 depletion 영역은 넓게 퍼집니다. 따라서 넓은 범위를 커버치기 때문에 electric field 는 P-body 에 도달하기 전에 마찬가지로 P+ shielding layer 를 마주하게 됩니다. 따라서 electric field 는 P-body 집중되는 일 없이 분산되고 이를 통해 breakdown voltage 개선이 이루어지게 됩니다. 

 

 

이상으로 이번 논문 소개 및 리뷰 마치겠습니다^^

 

더 자세한 자료와 내용은 본 논문에서 확인 할 수 있습니다.

 

[출처] J. Lee, H. Shin, H. Lee, M. y. Sung and E. Kang, "The effect of a shielding layer on breakdown voltage in a trench gate IGBT," 2007 7th Internatonal Conference on Power Electronics, 2007, pp. 62-65, doi: 10.1109/ICPE.2007.4692349.