屏蔽柵MOSFET

繼上一篇超級結(jié)MOSFET技術(shù)簡介后，我們這次介紹下屏蔽柵MOSFET。

屏蔽柵溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(shield gate trench metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，SGT-MOSFET)作為中壓功率器件的代表，利用電荷平衡原理打破了傳統(tǒng)MOSFET擊穿電壓與特征導(dǎo)通電阻關(guān)系的硅極限。

電場分布見下圖：

在SGT中，通過使用屏蔽柵作為溝槽內(nèi)的場板輔助耗盡漂移區(qū)，使器件漂移區(qū)的電場分布得到優(yōu)化。在相同耐壓下可以提高外延摻雜濃度以此來得到更低的通態(tài)電阻，而外延摻雜濃度的大小決定了屏蔽柵的耦合作用是過補(bǔ)償還是欠補(bǔ)償。由于屏蔽柵結(jié)構(gòu)的引入，SGT相對傳統(tǒng)Trench結(jié)構(gòu)，具有低Qg的特點(diǎn)?？梢越档蚆OSFET的米勒電容CGD達(dá)10倍以上，有助于降低器件在開關(guān)電源應(yīng)用中的開關(guān)損耗。另外，CGD/CGS的低比值也是目前同步整流應(yīng)用中抑制shoot-through的關(guān)鍵指標(biāo)，采用SGT結(jié)構(gòu)，可以獲得更低的CGD/CGS比值。

左圖為Trench mos結(jié)構(gòu)，右圖為SGT結(jié)構(gòu)

SGT元胞結(jié)構(gòu)一般分為上下結(jié)構(gòu)與左中右結(jié)構(gòu)，如圖所示。對于上下結(jié)構(gòu)的SGT，溝槽下方的多晶硅為屏蔽柵極，連接源極、溝槽上方的多晶硅作為控制柵極。

上下結(jié)構(gòu)的SGT可應(yīng)用于各種電壓范圍的SGT器件中，而左中右結(jié)構(gòu)的 SGT，只適用于中高壓 SGT 器件。上下結(jié)構(gòu)的SGT工藝平臺又可以分為Thermal工藝和HDP工藝，區(qū)別在于IPO的形成。國內(nèi)外廠商會結(jié)合應(yīng)用領(lǐng)域以及成本來綜合考慮來選擇哪種工藝平臺。

翠展微電子目前SGT 80/100V產(chǎn)品線基于平臺具備行業(yè)最小的單位元胞尺寸，與國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比，它在降低導(dǎo)通電阻方面成效顯著。用戶在高頻和高功率應(yīng)用場景中的體驗(yàn)將大幅提升，尤其在電動車和智能設(shè)備等新興領(lǐng)域。