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600V급 트렌치 게이트 LDMOSFET의 전기적 특성에 대한 연구
Electrical Characteristics of 600V Trench Gate Lateral DMOSFET Structure for Intelligent Power IC System 원문보기

대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 C, 2006 July 12, 2006년, pp.1406 - 1407  

이한신 (고려대학교 전기공학과 반도체 및 CAD 연구실) ,  강이구 (극동대학교 정보통신학부) ,  신아람 (고려대학교 전기공학과 반도체 및 CAD 연구실) ,  신호현 (고려대학교 전기공학과 반도체 및 CAD 연구실) ,  성만영 (고려대학교 전기공학과 반도체 및 CAD 연구실)

초록
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본 논문에서는 기존의 250V급 트렌치 전극형 파워 MOSFET을 구조적으로 개선하여, 600V 이상의 순방향 항복 전압을 갖는 파워 MOSFET을 설계 하였다. 본 논문에서 제안한 구조로 기존의 250V급 트렌치 전극형 파워 MOSFET에 비하여 더욱 높은 순방향 항복 전압을 얻었다. 또한, 기존의 LDMOS 구조로 500V 이상의 항복 전압을 얻기 위해서 $100{\mu}m$ 이상의 크기를 필요로 했던 반면에, 본 논문에서 제안한 소자의 크기(vertical 크기)는 $50{\mu}m$로서, 소자의 소형화 및 고효율화 측면에서 더욱 우수한 특성을 얻었다. 본 논문은 2-D 공정시뮬레이터 및 소자 시뮬레이터를 바탕으로, 트렌치 옥사이드의 두께 및 폭, 에피층의 두께 변화 등의 설계변수와 이온주입 도즈 및 열처리 시간에 따른 공정변수에 대한 시뮬레이션을 수행하여, 본 논문에서 제안한 구조가 타당함을 입증하였다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • 트렌치 형태로 게이트를 형성함으로써 일반적인 LDMOSFET 과 비교해 볼 때, 같은 수평 크기에서도 더 높은 항복 전압을 얻을 수 있으며 또한 저항을 감소시킬 수 있는 것은 물론이고 레치업등의 특성 개선 효과도 얻을 수 있다[2]. 본 연구에서는 특히 트렌치 구조의 각종 파라미터를 변경하면서 춰적의 항복 전압을 추출하였으며 이때의 특성을 시물레이션을 통해 분석하였다.
  • 시물레이션시 사용한 파라미터는 주로 항복 전압에 영향을 주는 요소인 트렌치 depth, 트렌치 width, 게이트 width, Epi 두께였으며 위와 같은 size 을 가지고 시물레이션을 진행하여 최적 조건을 추출하였다.
  • 위의 최적 결과를 가지고 MOSFET의 특성을 다시 살펴보았다.
  • 트렌치 게이트를 가지는 Lateral DMOSFET를 제안하여 이에 대한 소자 파라미터를 최적화 하였으며 각종 특성을 시물레이션하여 추출하였다. 트렌치 depth 40㎛, 트렌치 width 30㎛, 게이트폴리실리콘 width 3/zm, epi두께 60㎛에서 최적의 특성을 추출하였으며 이때 기존의 LDMOSFET 보다 작은 수직 크기 하에서도 600V 이상의 항복 전압을 얻을 수 있었고 양호한 on state 및 turn off 과도 특성을 얻을 수 있었다.
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