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[국내논문] P-pillar 식각 각도에 따른 Super Junction MOSFET의 전기적 특성 분석에 관한 연구
Electrical Characteristics of Super Junction MOSFET According to Trench Etch Angle of P-pillar 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.27 no.8, 2014년, pp.497 - 500  

강이구 (극동대학교 태양광공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we analyze electrical characteristics of n/p-pillar layer according to trench angle which is the most important characteristics of SJ MOSFET and core process. Because research target is 600 V class SJ MOSFET, so conclusively trench angle deduced 89.5 degree to implement the breakdown ...

Keyword

#Super juction   #n-pillar   #p-pillar   #On-resistance   #Breakdown voltage   #Trench angle   #Power devices   #Power MOSFET   #Epi-layer  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 SJ (super junction) MOSFET의 핵심공정으로서 p-pillar 층의 식각 공정에서의 식각 각도에 따른 SJ MOSFET의 전기적인 특성을 분석함으로서 최적 설계의 기초를 마련하고자 하였다.
  • 본 논문에서는 SJ MOSFET의 가장 큰 장점인 낮은 온 저항을 구현하는 핵심 공정인 n/p-pillar 층의 트렌치 식각 각도에 따른 전기적인 특성을 분석하였다. 연구의 타깃은 600 V급 SJ MOSFET으로 하였기에 마진율 30%를 두고 항복 전압 750 V를 구현할 수 있는 식각 각도로는 89.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
LV (low voltage) MOSFET의 On저항은 대부분 무엇이 차지하는가? 전력변환 소자의 성능을 나타내는 전력 반도체의 주요 지표로 켜짐 상태에서의 저항 (on 저항)을 들수 있는데, 이는 채널 저항과 축적층 저항, JFET 영역 및 드리프트 영역 저항, 소오스/드레인 저항 등의 총합으로 구성된다. 에피 두께가 비교적 얇은 LV (low voltage) MOSFET의 경우 반도체 공정 및 디자인에 의해 결정되는 채널, 축적층 저항 등이 온 저항의 대부분을 차지하는 반면, HV (high voltage) MOSFET은 두꺼운 에피 두께로 인해 드리프트 저항이 온 저항의 많은 부분을 차지하고 있다 [1,2]. LV MOSFET의 채널 및 JFET 영역의 저항 성분을 줄이기 위해 trench 구조의 게이트가 제안되었으며, trench gate-type MOSFET은 channel을 통한 전류가 바로 n-에피 영역으로 주입되므로 JFET 영역에서의 저항 성분을 근본적으로 줄일 수 있는 구조이다.
켜짐 상태에서의 저항은 무엇으로 구성되는가? 전력변환 소자의 성능을 나타내는 전력 반도체의 주요 지표로 켜짐 상태에서의 저항 (on 저항)을 들수 있는데, 이는 채널 저항과 축적층 저항, JFET 영역 및 드리프트 영역 저항, 소오스/드레인 저항 등의 총합으로 구성된다. 에피 두께가 비교적 얇은 LV (low voltage) MOSFET의 경우 반도체 공정 및 디자인에 의해 결정되는 채널, 축적층 저항 등이 온 저항의 대부분을 차지하는 반면, HV (high voltage) MOSFET은 두꺼운 에피 두께로 인해 드리프트 저항이 온 저항의 많은 부분을 차지하고 있다 [1,2].
Super junction 기술의 장점은? Super junction 기술은 전류와 수직한 방향으로 n 형과 p형의 실리콘을 교대로 형성된 구조이다. 소자 꺼짐 상태 시 양쪽 영역이 모두 공핍됨으로써 높은 항복 전압을 얻을 수 있다. 그러나 SJ 기술은 여러 차례의 사진 식각 공정과 이온 주입 공정을 요구하기 때문에 수율이 낮으며 생산 단가가 비싼 단점이 있음에도 불구하고 기존의 trench gate MOSFET보다 1/5 정도의 낮은 온 저항을 얻을 수 있다 [5,6].
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참고문헌 (7)

  1. E. G. Kang and M. Y. Sung, J. KIEEME, 15, 758 (2002). 

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  2. T. J. Nam, H. S. Chung, and E. G. Kang, J. KIEEME, 24, 713 (2011). 

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  3. M. A. Paul and D. J. Bates, Electronic Principles (McGraw-Hill College, 2006) 

  4. E. Gates and L. Chartrand, Introduction to Electronics, 4ed. (Delmar, 2001) 

  5. S. S. Kyoung, J. H. Seo, Y. H. Kim, J. S. Lee, E. G. Kang, and M. Y. Sung, J. KIEEME, 22, 12 (2009). 

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  6. H. S. Lee, E. G. Kang, A. R. Shin, H. H. Shin, and M. Y. Sung, KIEE, 7 (2006). 

  7. W. H. Hayt, Jr. Eng. Ineer. Ingelect. Romagnetics-7/E (McGraw-Hill, 2005) 

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