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Super Juction MOSFET의 공정 설계 최적화에 관한 연구
Optimal Process Design of Super Junction MOSFET 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.27 no.8, 2014년, pp.501 - 504  

강이구 (극동대학교 태양광공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper was developed and described core-process to implement low on resistance which was the most important characteristics of SJ (super junction) MOSFET. Firstly, using process-simulation, SJ MOSFET optimal structure was set and developed its process flow chart by repeated simulation. Following...

주제어

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

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 SJ (super junction) MOSFET의 고효율화를 위해서 공정시뮬레이터를 통해 공정파라미터를 도출한 다음, 이를 실제 공정개발에 적용하여 최적화된 SJ MOSFET의 공정 설계를 진행하였다.
  • 그러나 n/p pillar를 형성하기 위해 매우 어려운 공정을 갖고 있기 때문에 deep trench 공정에 대한 연구를 심도 있게 할 필요가 있다고 판단된다. 따라서 본 논문에서는 이러한 측면에서 실험을 진행하였다.
  • 본 논문에서는 SJ MOSFET의 가장 큰 장점인 낮은 온 저항을 구현하는 핵심공정을 개발하여 서술하고자 하였다. 우선적으로 공정시뮬레이션을 이용하여 SJ MOSFET의 최적 구조를 설정하였으며, 반복 시뮬레이션을 통해 그에 따른 공정 흐름도를 개발하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Super junction MOSFET를 구현하는 방법에는 어떤 것들이 있는가? 높은 농도의 N pillar 영역에 P pillar를 깊게 형성하여 낮은 온저항과 높은 항복전압을 얻을 수 있다 [5-7]. Super junction MOSFET을 구현하는 방법에는 multi-epi process와 trench filling process가 있다. Trench filling process는 multi-epi process에 비해서 p pillar의 내부에 void가 형성되기 쉽기 때문에 공정이 더 어렵지만 multi-epi 구조에 비해 더 양호한 profile로 super junction MOSFET의 핵심인 charge balancing이 잘 이루어져 이로 인해 더 낮은 온 저항 특성과 높은 항복전압 값을 가진다.
SJ (super junction) MOSFET 구조가 제안된 이유는? 하지만 기본 물질인 silicon을 기반으로 하고 있기 때문에 silicon이 아닌 다른 물질을 사용하지 않는 이상 한계점에 도달할 수밖에 없다 [3,4]. 이 silicon의 최대 한계 지점까지 온 상태 전압강하와 항복전압과의 트레이드오프 최대치를 극복하기 위하여 제안된 구조가 SJ (super junction) MOSFET이다. 높은 농도의 N pillar 영역에 P pillar를 깊게 형성하여 낮은 온저항과 높은 항복전압을 얻을 수 있다 [5-7].
Super junction MOSFET 구조의 문제점은? Super junction MOSFET 구조는 기존의 기본 power MOSFET에 super junction 구조를 추가하여 온저항을 획기적으로 낮춤으로써 현재 power 반도체의 한 시대를 이끌어나가는 구조로서 각광받고 있다. 하지만 이 super junction 구조는 공정상으로 구현이 어렵기 때문에 이에 대한 최적화 연구가 진행되고 있다 [1,2]. 현 power 반도체 시장에서는 전기적인 특성 향상을 위한 연구가 계속 진행되고 있다.
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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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