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600V IGBT(Insulated-Gated Bipolar Transistor)产品广泛应用于电磁炉、微波炉、变频空调、UPS等消费电子中,需要反向并联二极管,以完成续流功能。RC-IGBT(Reverse Conducting IGBT)通过在体内集成反并联FRD(Fast Recovery Diode)结构,成功消除了芯片间互联引线引入的寄生电感,提高了硅片利用率,减少了封装成本。但RC-IGBT的设计相对较复杂,需要同时兼顾IGBT和FRD性能,正向导通过程存在snapback现象。基于此,本文在现有工艺条件下,设计一款600V逆导型FS-IGBT器件,旨在为进一步产品化打下基础。1、结合目前国内工艺条件,制定RC-IGBT的工艺流程。首先,在外延片上制作正面结构,包括元胞区和终端区;然后减薄至FS层(Field Stop Layer)并制作背面结构,背面结构包括P型集电区和N+短路孔。2、通过传统FS-IGBT的设计,确定RC-IGBT的初始参数。包括仿真分析器件耐压与外延参数的关系、阈值电压与Pbody参数的关系、导通压降与FS层参数的关系、以及电容与元胞宽度的关系。3、RC-IGBT的设计。在传统FS-IGBT背部引入N+短路孔,然后对RC-IGBT外延参数、FS层电阻率和载流子寿命以及并联元胞个数进行优化仿真,消除snapback现象。所设计RC-IGBT具备正向导通与反向导通能力,其阻断特性与VDMOS(Vertical Double-Diffused MOSFET)相似。RC-IGBT在关断过程中,背部N+短路孔加速载流子抽取速度,可降低下降时间。RC-IGBT终端正面采用场限环和场板结构,背面设置有N+短路孔以缩短终端电流路径、抑制局部过温现象。RC-IGBT的正面版图布局考虑到器件电流的均匀性,采用插指结构;背面N+短路孔采用圆孔,具有一定角度。芯片有源区面积20mm2,整体面积25mm2。经优化的RC-IGBT基本参数如下:耐压BV=733V,正向导通压降VCE=1.95V,反向导通压降VF=1.32V;IGBT模式电流下降时间tf=94ns,关断损耗EOFF=670μJ;FRD模式反向恢复时间trr=202μs,反向电流峰值IRRM=12A,反向恢复电荷Qrr=1.47μC,软度因子S=0.41。