CoolMOS介紹

發布日期：2020-07-08 瀏覽：18351

CoolMOS介紹

CoolMOS也就是super junction MOS，是沿用了英飛凌的名稱，稱為超結MOS管可能更為恰當。在過去的二十年，MOSFET主要用作開關器件，得到了長足的發展，由于它是多子器件，有相對較小的開關損耗，但其通態功耗較高，要降低通態功耗，導通電阻受擊穿電壓限制無法再下降而存在一個極限，被稱為“硅限（Silicon Limit）”，CoolMOS的超結結構打破了硅限，相對于傳統技術，在相同的芯片面積上，導通電阻降低了80%-90%，并且具有高開關速度。

CoolMOS基本原理

對于高壓VDMOS，漂移區電阻展器件總電阻的比例達到96%，為了開發高壓低功率的MOSFET，Infineon在1998年提出了Super Junction結構，電子科技大學陳星弼院士的專利稱其為復合緩沖層的CoolMOS，其主要特點是在漂移區內采用重摻雜的PN相間的結構代替傳統VDMOS低摻雜的漂移區。當器件反向阻斷時，這些PN相間的緩沖層產生一個橫向電場，會促進重摻雜的P型和N型漂移區耗盡，當電壓達到一定值后，漂移區完全耗盡，起到電壓支撐的作用；由于采用重摻雜的N型漂移區，器件導通時電子通道在N型區域內流通，使其導通電阻大大降低，進而改善器件導通電阻與器件耐壓之間的關系，CoolMOS的Rdson 越比傳統MOS 小很多。

圖1 傳統MOS與CoolMOS的BV、Ron關系圖

合芯半導體采用CoolMOS芯片技術（ SJ MOS）采用華虹第二代超結工藝，利用溝槽填充刻蝕工藝技術制作超結P柱區域，其性能 Trench SJ MOS結參數跟Infineon Cool MOS 接近, 但是Infineon Cool MOS 用的是EPI 層層堆疊，如圖2所示，溝槽刻蝕工藝技術所需面積更窄，導通電阻更低。

圖2 SJ MOS、CoolMOS和傳統MOS結構

CoolMOS產品特性

下表為合芯半導體選用Trench SJ MOS芯片結構與CoolMOS以及傳統MOS結構的部分性質對比，另外此處的雪崩指的是總雪崩能量, 若是比單位面積下的雪崩, 則與Cool MOS差異不大，合芯半導體采用的Trench SJ MOS芯片通過精確控制電荷, 有效增加良率, 降低成本。

	Trench SJ MOS	Multi EPI Cool MOS	Standard MOS
單位面積內Rdson	更低	低	高
電容	低	低	高
Trr	低	低	高
Qg	低	低	高
反應速度	快	快	慢
雪崩（EAS）	低	低	高
Die Cost	高	高	低
封裝	可用小封裝	可用小封裝	大
市場價格	高	高	低
生產良率	更低	低	高
廠商	（Toshiba，西格瑪，NEC）	（Infineon，Fairchild,Rohm）	非常多