Gate 전하를 감소시키기 위해 Separate Gate Technique을 이용한 Trench Power MOSFET

Abstract

이 논문에서 Trench Power MOSFET의 스위칭 성능을 향상시키기 위한 Separate Gate Technique(SGT)을 제안하였다. Trench Power MOSFET의 스위칭 성능을 개선시키기 위해서는 낮은 gate-to-drain 전하 (Miller 전하)가 요구된다. 이를 위하여 제안된 separate gate technique은 얇은(~500A)의 poly-si을 deposition하여 sidewall을 형성함으로서, 기존의 Trench MOSFET에 비해 얇은 gate를 형성하였다. 이 효과로 gate와 drain에 overlap 되는 면적을 줄일 수 있어 gate bottom에 쌓이는 Qgd를 감소시키는 효과를 얻었고, 이에 따른 전기적인 특성을 Silvaco T-CAD silmulation tool을 이용하여 일반적인 Trench MOSFET과 성능을 비교하였다. 그 결과 Ciss(input capacitance : Cgs+Cgd), Coss(output capacitance : Cgd+Cds) 및 Crss(reverse recovery capacitance : Cgd) 모두 개선되었으며, 각각 14.3%, 23%, 30%의 capacitance 감소 효과를 확인하였다. 또한 inverter circuit을 구성하여, Qgd와 capacitance 감소로 인한 24%의 reverse recovery time의 성능향상을 확인하였다. 또한 제안된 소자는 기존 소자와 비교하여 어떠한 전기적 특성저하 없이 공정이 가능하다. In this paper, We proposed Separate Gate Technique(SGT) to improve the switching characteristics of Trench power MOSFET. Low gate-to-drain 전하 (Miller 전하 : Qgd) has to be achieved to improve the switching characteristics of Trench power MOSFET. A thin poly-silicon deposition is processed to form side wall which is used as gate and thus, it has thinner gate compared to the gate of conventional Trench MOSFET. The reduction of the overlapped area between the gate and the drain decreases the overlapped charge, and the performance of the proposed device is compared to the conventional Trench MOSFET using Silvaco T-CAD. Ciss(input capacitance : Cgs+Cgd), Coss(output capacitance : Cgd+Cds) and Crss(reverse recovery capacitance : Cgd) are reduced to 14.3%, 23% and 30% respectively. To confirm the reduction effect of capacitance, the characteristics of inverter circuit is comprised. Consequently, the reverse recovery time is reduced by 28%. The proposed device can be fabricated with convetional processes without any electrical property degradation compare to conventional device.