NPT型IGBT在功率MOS场效应管结构中引入一个漏极侧PN结,以提供正向注入少数载流子实现电导调制来降低通态压降。PT型IGBT结构使用外延材料,并采用N型缓冲层,既可以减薄有效基区厚度和硅片总厚度来减小通态压降,又能降低该发射结的注入系数,以抑制“晶闸管效应”。器件横向采用精密图形,减少每个元胞的尺寸,提高器件的开关速度。非穿通(NPT)型IGBT则采用电阻率高的FZ(区熔)单晶材料,晶体完整性和均匀性得到充分满足。在硅片背面用注入和退火的方法形成发射效率较低的PN结,此外增加对承受高阻断电压的N漂移区的厚度,以至在高电压下不会产生耗尽层穿通现象。结构对比如下图:
NPT型IGBT的制造工艺与功率MOSFET的制造工艺基本类似,NPT型IGBT的工艺设计中,表面工艺与现有MOSFET类似,然后开发背面工艺,包括FZ单晶片的减薄(85-90µm),减薄后的背面离子注入,背注杂质的激活,以及背面金属化等。
高电流密度NPT型IGBT芯片,目前主要应用于工业控制、消费电子产品、汽车电子市场、计算机和网络通信、军事和国防等多个领域。国内IGBT的研究开发工作迟于国外10多年,至今尚未有国产IGBT芯片投放市场。目前,NPT型IGBT芯片由于国内无法解决减薄和背面金属工艺以及非穿通型工艺,全部依赖进口。