1.课题来源与背景作为工控及自动化领域必不可少的元器件，IGBT广泛应用于工业电机、家用电器、新能源汽车（EV/HEV）、轨道交通、智能电网、新能源发电（风能、光伏）等领域，是支撑各领域的核心半导体元器件。中国功率半导体市场占世界功率半导体市场份额的50%以上，但在中高端MOSFET及IGBT器件中，90%依赖于进口。在本项目初期，此情况更加严重，国内IGBT完全依靠进口。庞大的市场需求迫切需要中国本土IGBT从技术能力和产业化能力上迅速崛起，改变当前局面。本项目围绕新能源汽车及工业领域应用，对新型绝缘双极晶体管（IGBT）芯片、非负温度系数快恢复二极管（FRD）芯片及高可靠性功率模块封装等关键技术进行研究和自主创新，并最终实现产成品的规模化应用。 2.技术原理及性能指标IGBT芯片：采用复合场终止技术，用精细化平面柵工艺实现高密度、高可靠性IGBT芯片，达到设计目标，且满足车规级可靠性要求。主要性能参数：电压规格≥1200V；电流密度≥125A/cm2；VCEsat@25℃≤2.08V；Eon@25℃≤26mJ；Eoff@25℃≤12mJ；EAV≥500mJ。FRD芯片：采用注入效率自调节功能的控制复合发射极技术，开发适用于大电流高可靠性应用的非负温度系数FRD芯片，达到设计目标，且满足车规级可靠性要求。主要性能参数：电压规格≥1200V；VF@25℃≤2.4V；Erec@25℃≤2mJ。IGBT模块：使用自主研发的IGBT和FRD芯片，突破铜底板与陶瓷基板的热匹配瓶颈，提升灌封型IGBT模块功率循环性能，同时开发超小型双面散热塑封模块，实现高可靠、高集成度、高散热效率、低电感及低EMI的车用功率模块。IGBT模块为三相全桥结构，达到设计指标，且满足车规级可靠性要求。主要性能参数：击穿电压BV≥1200V；集电极电流≥600A；热阻：0.091K/W；温度循环寿命≥2000次。 3.技术的创造性与先进性创造性：a.首创了复合场终止和3D终端结构，提出了精细化平面栅与载流子增强层设计与制造方法，突破了平面栅IGBT加工和性能极限，发明了各向异性p阱技术，解决了大电流IGBT易失效难题，实现了国产IGBT芯片规模化应用，打破了国外技术垄断。b.首创了异晶面键合的寿命控制方法并得到了载流子轴向寿命分布，降低了FRD反向恢复损耗，研发了具有注入效率自调节功能的控制复合发射极技术，攻克了FRD VF负温度系数导致多芯片并联均流差的关键技术难题，填补了国内VF非负温度系数FRD技术空白。c.构建了多物理场耦合仿真设计平台，基于平台突破了汽车应用中温度冲击引起结构劣化的关键技术难题，建立了国内首条汽车级IGBT模块生产线，填补了国内车用IGBT模块技术和产业化空白。 先进性：项目技术打破国外技术垄断，总体技术达到国际先进水平，部分指标达到国际领先水平。成功打造了国内车用IGBT&FRD芯片设计与制造—模块设计与制造—整车应用的完整产业链，推动了新能源汽车产业积极、健康的发展，解决了新能源汽车与工业领域IGBT器件卡脖子难题。