전력 MOSFET 성능 개선을 위한 계단형 산화물 이종 소재 게이트 트렌치

전문가 제언

○ 전력 MOSFET는 낮은 통전 전력 손실, 높은 입력임피던스, 빠른 스위칭속도 덕분에 전압 범위 200V 이하 영역에서 다양한 전력 변환 응용 분야에 사용되는 중요한 독립(discrete) 소자이다.

○ 증가하는 인기도는 온저항을 줄이고 다이(die) 크기를 줄이며 비용을 줄이기 위한 노력이 더욱 커지게 만들었다. 특히 50V 이하에서 더욱 그러하였다. 이는 주로 증가 일로에 있는 고성능, 작은 크기, 연장된 배터리 수명을 구비한 포터블 전자기기(예를 들면 개인컴퓨터, 이동전화)에 대한 구매욕구가 증가하기 때문이다.

○ 파괴 전압 및 온저항이 정해져 있다면 전력 관련 성능을 최적화하기 위해서 할 수 있는 일은 전력 반도체 소자의 셀 패킹 밀도를 높이는 것이다. 그 결과 셀 및 전류 밀도가 매우 높은 소자들이 등장하게 되었다.

○ 전력 MOSFET의 정형으로 자리 잡은 Double diffused MOS(DMOS)는 셀 밀도를 더 높여도 성능이 별로 좋아지지 않는 한계에 도달해 있다. 하지만 트렌치 게이트 구조를 가지는 DMOS는 아직 한계에 이르지 않았다. 앞으로 주된 기술이 될 가능성이 보인다.

○ 게이트 트렌치를 가진 비평면 전력 MOSFET는 셀 패킹 밀도가 높을 뿐 아니라 에칭된 실리콘 영역을 따라 게이트가 형성되므로 통상의 DMOS에서 볼 수 있는 JFET의 핀칭(pinching) 저항이 없어서 온저항이 낮아진다.

○ 트렌치 기술의 셀 밀도와 제조 공정에 많은 발전이 있었으며 최근에는 이방성(anisotropic etching) 에칭, 스케일형 제조 공정(scaled fabrication) 등의 기법이 제시되었다. 이 글의 계단형 게이트 산화물 방법도 이와 같은 목표를 향한 하나의 좋은 진전으로 보인다. 다만, 시뮬레이션에 그치고 실험으로 입증하지 않은 것이 숙제로 남아 있다.

저자

Raghvendra S. Saxena, M. Jagadesh Kumar,et al.

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

전기·전자

연도

2009

권(호)

56(6)

잡지명

IEEE Transactions on Electron Devices

과학기술
표준분류

전기·전자

페이지

1355~1359

분석자

황*룡

분석물

• 전력 MOSFET 성능 개선을 위한 계단형 산화물 이종 소재 게이트 트렌치.pdf [379,191 byte]

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