CoolMOS介绍

发布日期：2020-07-08 浏览：20035

CoolMOS介绍

CoolMOS也就是super junction MOS，是沿用了英飞凌的名称，称为超结MOS管可能更为恰当。在过去的二十年，MOSFET主要用作开关器件，得到了长足的发展，由于它是多子器件，有相对较小的开关损耗，但其通态功耗较高，要降低通态功耗，导通电阻受击穿电压限制无法再下降而存在一个极限，被称为“硅限（Silicon Limit）”，CoolMOS的超结结构打破了硅限，相对于传统技术，在相同的芯片面积上，导通电阻降低了80%-90%，并且具有高开关速度。

CoolMOS基本原理

对于高压VDMOS，漂移区电阻展器件总电阻的比例达到96%，为了开发高压低功率的MOSFET，Infineon在1998年提出了Super Junction结构，电子科技大学陈星弼院士的专利称其为复合缓冲层的CoolMOS，其主要特点是在漂移区内采用重掺杂的PN相间的结构代替传统VDMOS低掺杂的漂移区。当器件反向阻断时，这些PN相间的缓冲层产生一个横向电场，会促进重掺杂的P型和N型漂移区耗尽，当电压达到一定值后，漂移区完全耗尽，起到电压支撑的作用；由于采用重掺杂的N型漂移区，器件导通时电子通道在N型区域内流通，使其导通电阻大大降低，进而改善器件导通电阻与器件耐压之间的关系，CoolMOS的Rdson 越比传统MOS 小很多。

图1 传统MOS与CoolMOS的BV、Ron关系图

合芯半导体采用CoolMOS芯片技术（ SJ MOS）采用华虹第二代超结工艺，利用沟槽填充刻蚀工艺技术制作超结P柱区域，其性能 Trench SJ MOS结参数跟Infineon Cool MOS 接近, 但是Infineon Cool MOS 用的是EPI 层层堆叠，如图2所示，沟槽刻蚀工艺技术所需面积更窄，导通电阻更低。

图2 SJ MOS、CoolMOS和传统MOS结构

CoolMOS产品特性

下表为合芯半导体选用Trench SJ MOS芯片结构与CoolMOS以及传统MOS结构的部分性质对比，另外此处的雪崩指的是总雪崩能量, 若是比单位面积下的雪崩, 则与Cool MOS差异不大，合芯半导体采用的Trench SJ MOS芯片通过精确控制电荷, 有效增加良率, 降低成本。

	Trench SJ MOS	Multi EPI Cool MOS	Standard MOS
单位面积内Rdson	更低	低	高
电容	低	低	高
Trr	低	低	高
Qg	低	低	高
反应速度	快	快	慢
雪崩（EAS）	低	低	高
Die Cost	高	高	低
封装	可用小封装	可用小封装	大
市场价格	高	高	低
生产良率	更低	低	高
厂商	（Toshiba，西格玛，NEC）	（Infineon，Fairchild,Rohm）	非常多