MEMS技術(shù)構建更快的“smart”電源芯片

MEMS技術(shù)構建更快的“smart”電源芯片

英國初創(chuàng )半導體公司Cambridge Semiconductor（CamSemi）計劃推出全新一代的“smart”開(kāi)關(guān)電源器件，將用于離線(xiàn)式變換器與供電應用，并于2005年上半年推向市場(chǎng)。其技術(shù)融合了MEMS工藝技術(shù)與電源器件技術(shù)，極大的提升了器件的特性。通過(guò)更快的開(kāi)關(guān)速度，提升了器件的密度與效率，盡管這樣的開(kāi)關(guān)速度對于今天的FET和其他的開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)也能實(shí)現。
　　PowerBrane器件將一個(gè)側向絕緣門(mén)雙極型晶體管(L-IGBT)與其驅動(dòng)、控制和保護電路集成在一個(gè)晶圓上。LIGBT提供當前常見(jiàn)的30 A/cm2的電流密度，而開(kāi)關(guān)速度將十倍于目前的工作速度。對于提升現在廣泛應用的MOSFET的性能，LIGBT提供了一種可能性，但它仍受限于其隔離性與低擊穿電壓的特性。在CamSemi公司的工藝中，硅晶圓在埋藏氧化層下方的LIGBT的漂移區進(jìn)行背部蝕刻，在氧化層下僅留下一條薄硅膜——器件的名稱(chēng)也由此而來(lái)。盡管這種技術(shù)是源自MEMS工藝，但并沒(méi)有改變任何部件。LIGBT的低擊穿電壓是由于漂移區的傳導硅引起的穿過(guò)器件作用區的電場(chǎng)場(chǎng)力線(xiàn)的壓縮，導致高的場(chǎng)強與貫通現象。通過(guò)移除硅片襯底極大地減小了場(chǎng)強，擊穿電壓也被提升20倍達650V，從而適用于離線(xiàn)式開(kāi)關(guān)應用。同時(shí)由于減小的電容特性，器件可在40ns-50ns(400V和0.5A條件下)內關(guān)斷。CamSemi公司的合伙創(chuàng )始人，Florian Udrea博士說(shuō)這個(gè)速度快于MOSFET開(kāi)關(guān)，并且器件的開(kāi)關(guān)速度可達500kHz。該工藝與CMOS工藝完全兼容，在實(shí)現電源開(kāi)關(guān)功能之外同時(shí)可實(shí)現高門(mén)數的邏輯功能。因此復雜的器件如照明控制電路就可以在單芯片上實(shí)現。CamSemi公司將推出一系列的開(kāi)關(guān)以適用于1W~1000W范圍的應用。