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BCD Platform과의 집적화에 적합한 고성능 Lateral Super Barrier Rectifier의 연구
A Study on High Performance Lateral Super Barrier Rectifier for Integration in BCD (Bipolar CMOS DMOS) Platform 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.28 no.6, 2015년, pp.371 - 374  

김덕수 (충남대학교 전자전파정보통신공학과) ,  이희덕 (충남대학교 전자전파정보통신공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper suggests a high performance lateral super barrier rectifier (Lateral SBR) device which has the advantages of both Schottky diode and pn junction, that is, low forward voltage and low leakage current, respectively. Advantage of the proposed lateral SBR is that it can be easily implemented ...

주제어

#BCD   #Power rectifier   #SBR   #High performance rectifier  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 현 시대의 요구 사항에 부합하는 아날로그 시스템 IC 설계에 필요한 BCD 공정을 구현하기 위해서는 MOSFET과 같은 스위칭 소자뿐만 아니라 고성능의 집적화가 가능한 다이오드 소자의 연구도 반드시 필요하다고 할 수 있다. 낮은 순방향 전압 강하(VF)와 낮은 역방향 누설 전류 (IR) 특성을 확보하며 BCD platform에 집적이 용이한 소자를 구현하기 위해 lateral super barrier rectifier를 연구하고자 하였다. SBR은 구조적으로 Schottky 다이오드나 P-N 접합 다이오드와 다르게 MOSFET의 형태이며 소스(Source), 바디(Body), 게이트(Gate) 전극을 하나로 연결하여 양극(Anode)으로 사용하며 드레인(Drain) 전극을 음극 (Cathode)으로 사용한다.
  • 기존의 vertical 소자를 lateral 소자와 집적하기 위해서는 BL (buried layer)와 SNK (sinker layer)를 이용하여 vertical current path를 lateral path로 전환했다가 다시 vertical current path로 변환해 주어야 하므로 Mask 및 공정 복잡화로 인해 매우 비효율적이다. 따라서 본 논문에서는 공정 단순화 및 가격 경쟁력을 확보하기 위해서 상용 BCD platform을 이용하는 IC 제품과 낮은 순방향 전압을 갖는 고성능 다이오드를 하나의 chip에 집적화가 가능하도록 lateral SBR 소자를 제안하였고, 시뮬레이션을 이용한 소자 특성을 분석을 통해 제안한 구조가 적합함을 증명하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Schottky 다이오드의 장단점은? 그러나 일반 적으로 P-N Junction 다이오드는 0.7 V 수준의 높은 순방향 전압 강하(forward voltage drop)의 단점을 가지고 있고 Schottky 다이오드는 상대적으로 낮은 순방향 전압 강하의 장점을 갖고 있지만 높은 역방향 누설 전류 (reverse leakage current)의 단점을 가지 고 있다 [4]. 하지만 아날로그 시스템 IC 제품은 낮은 소비 전력 및 효율 향상을 위해 낮은 순방향 전압 강 하와 낮은 역방향 누설 전류를 갖는 고성능 다이오드 가 요구 되고 있으나 지금까지 다이오드 소자에 대한 연구는 discrete 형태의 소자에 국한되어 특성 개선을 위한 활발하고 꾸준한 연구가 진행되고 있는 실정이다.
P-N Junction 다이오드의 단점은? 아날로그 시스템 IC를 설계하기에 적합한 상용 BCD (Bipolar CMOS DMOS) 공정 [1]에서는 다양한 MOSFET이나 bipolar junction transistor 소자 외에 도 부가적인 기능을 위해 Schottky 다이오드 [2] 또는 P-N junction 다이오드를 [3] 포함한다. 그러나 일반 적으로 P-N Junction 다이오드는 0.7 V 수준의 높은 순방향 전압 강하(forward voltage drop)의 단점을 가지고 있고 Schottky 다이오드는 상대적으로 낮은 순방향 전압 강하의 장점을 갖고 있지만 높은 역방향 누설 전류 (reverse leakage current)의 단점을 가지 고 있다 [4]. 하지만 아날로그 시스템 IC 제품은 낮은 소비 전력 및 효율 향상을 위해 낮은 순방향 전압 강 하와 낮은 역방향 누설 전류를 갖는 고성능 다이오드 가 요구 되고 있으나 지금까지 다이오드 소자에 대한 연구는 discrete 형태의 소자에 국한되어 특성 개선을 위한 활발하고 꾸준한 연구가 진행되고 있는 실정이다.
지금까지 연구된 고 성능의 다이오드가 가지는 한계는? 지금까지 연구된 고성능 discrete 형태의 다이오드 로는 FRD (fast recovery diode) [5], MPS (merged Pin & Schottky) [6], TMBS (trench MOS barrier Schottky) [7], SBR (super barrier rectifier) [8] 등 으로 출시되고 있다. 기존의 고성능 다이오드는 chip 의 표면 (surface)에서 바닥 (bottom)면으로 current 가 흐르는 vertical 소자로 discrete 형태로만 사용가 능하다는 한계가 있다. 즉 고성능 다이오드를 IC와 함 께 하나의 chip에서 만들 수 있는 집적화를 위한 연구는 되지 않고 있었다.
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참고문헌 (12)

  1. B. Murara, F. Bertotti, and G. A. Vignola, Smart Power ICs (Springer, 2002) p. 9-15. 

  2. J. Baliga, Fundamentals of Power Semiconductor Devices, (Springer, 1999) p. 167-177. 

  3. J. Baliga, Fundamentals of Power Semiconductor Devices, (Springer, 1999) p. 203-211. 

  4. J. P Colinge and C. A. Colinge, Physics of Semiconductor Devices, 95 (2002). 

  5. www.ixys.com/Documents/AppNotes/IXAN0044.pdf 

  6. Baliga and B. Jayant, Analysis of a High-voltage Merged p-i-n/Schottky (MPS) Rectifier, 407 (1987). 

  7. TMBS-http://www.vishay.com/diodes/rectifiers/schottky-tmbs 

  8. Rodov, V. Super Barrier Rectifier - A New Gen eration of Power Diode (APD Semiconductor Inc, 2007 IEEE 

  9. http://onsemi.com/pub_link/Collateral/AMIS-30663-D.PDF 

  10. Q. Huang and G.A.J. Amaratunga, Sol. St. Elec., 38, 977 (1995). 

    상세보기 crossref

  11. P. Chang, G. C. Chern, W.Y.W. Hsuech, and V. Rodov, US Patent 6448160; September 10, 2002 

  12. J. Baliga, Fundamentals of Power Semiconductor Devices, (Springer, 1999) p. 91-113. 

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