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전하 불균형 효과를 고려한 Super Junction MOSFET 개발에 관한 연구
Developing of Super Junction MOSFET According to Charge Imbalance Effect 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.27 no.10, 2014년, pp.613 - 617  

강이구 (극동대학교 태양광공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper was analyzed electrical characteristics of super junction power MOSFET considering to charge imbalance. We extracted optimal design and process parameter at -15% of charge imbalance. Considering extracted design and process parameters, we fabricated super junction MOSFET and analyzed elec...

주제어

#Super junction   #N-pillar   #P-pillar   #On-resistance   #Breakdown voltage   #Trench angle   #Power devices   #Power MOSFET   #Epi-layer  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 SJ MOSFET의 전하 불균형을 고려하였으며, 그에 따른 항복전압, 온 저항, 문턱전압의 변화의 특성을 살펴보았다. 전하 불균형–15%에서 최적의 설계 및 공정 파라미터를 도출하였다.
  • 본 논문에서는 trench filling 공정을 이용함과 동시에 전하 균형 상태를 고려한 낮은 온 저항을 가진 SJ MOSFET을 구현하였으며, 특히 전하 균형 상태 조건에 따라 전기적인 특성 분석을 하였다. 이에 따른 최적의 공정 조건과 설계 변수를 도출하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
SJ MOSFET을 구현하는 방법으로는 어떤 공정이 있는가? 높은 농도의 N-pillar 영역에 P-pillar를 깊게 형성하여 낮은 온저항과 높은 항복전압을 얻을 수 있다. SJ MOSFET을 구현하는 방법에는 multi-Epi 공정과 trench filling 공정이 있다. Trench filling 공정은 multi-Epi 공정에 비해서 P-pillar의 내부에 결함(void)이 형성되기 쉽기 때문에 공정이 더 어렵지만 multi-Epi 구조에 비해 더 양호한 프로파일 (profile)로 SJ MOSFET의 핵심인 전하 균형 (charge balancing)이 잘 이루어져 이로 인해 더 낮은 온 저항 특성과 높은 항복전압 값을 가질 수가 있다.
multi-Epi 공정과 trench filling 공정을 비교하면? SJ MOSFET을 구현하는 방법에는 multi-Epi 공정과 trench filling 공정이 있다. Trench filling 공정은 multi-Epi 공정에 비해서 P-pillar의 내부에 결함(void)이 형성되기 쉽기 때문에 공정이 더 어렵지만 multi-Epi 구조에 비해 더 양호한 프로파일 (profile)로 SJ MOSFET의 핵심인 전하 균형 (charge balancing)이 잘 이루어져 이로 인해 더 낮은 온 저항 특성과 높은 항복전압 값을 가질 수가 있다.
SJ (super junction) MOSFET 구조란 무엇인가? SJ (super junction) MOSFET 구조는 기존의 플래너 (planar) 전력 MOSFET에 초접합 구조를 추가하여 온 저항을 획기적으로 낮춤으로써 현재 전력 반도체의 새로운 흐름을 창출하는 구조로서 집중적으로 연구되고 있는 중이다. 하지만 이 초접합 구조는 공정상으로 구현이 어렵기 때문에 현재 전 세계에서 일부 연구팀에서만 구현되고 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). 

    원문보기 상세보기

  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-7ed. (McGraw-Hill, 2005) 

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