MEMS技術(shù)構(gòu)建更快的“smart”電源芯片

英國初創(chuàng)半導(dǎo)體公司Cambridge Semiconductor（CamSemi）計(jì)劃推出全新一代的“smart”開關(guān)電源器件，將用于離線式變換器與供電應(yīng)用，并于2005年上半年推向市場。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。通過更快的開關(guān)速度，提升了器件的密度與效率，盡管這樣的開關(guān)速度對(duì)于今天的FET和其他的開關(guān)來說也能實(shí)現(xiàn)。
　　PowerBrane器件將一個(gè)側(cè)向絕緣門雙極型晶體管(L-IGBT)與其驅(qū)動(dòng)、控制和保護(hù)電路集成在一個(gè)晶圓上。LIGBT提供當(dāng)前常見的30 A/cm2的電流密度，而開關(guān)速度將十倍于目前的工作速度。對(duì)于提升現(xiàn)在廣泛應(yīng)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(qū)進(jìn)行背部蝕刻，在氧化層下僅留下一條薄硅膜——器件的名稱也由此而來。盡管這種技術(shù)是源自MEMS工藝，但并沒有改變?nèi)魏尾考IGBT的低擊穿電壓是由于漂移區(qū)的傳導(dǎo)硅引起的穿過器件作用區(qū)的電場場力線的壓縮，導(dǎo)致高的場強(qiáng)與貫通現(xiàn)象。通過移除硅片襯底極大地減小了場強(qiáng)，擊穿電壓也被提升20倍達(dá)650V，從而適用于離線式開關(guān)應(yīng)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(nèi)關(guān)斷。CamSemi公司的合伙創(chuàng)始人，F(xiàn)lorian Udrea博士說這個(gè)速度快于MOSFET開關(guān)，并且器件的開關(guān)速度可達(dá)500kHz。該工藝與CMOS工藝完全兼容，在實(shí)現(xiàn)電源開關(guān)功能之外同時(shí)可實(shí)現(xiàn)高門數(shù)的邏輯功能。因此復(fù)雜的器件如照明控制電路就可以在單芯片上實(shí)現(xiàn)。CamSemi公司將推出一系列的開關(guān)以適用于1W~1000W范圍的應(yīng)用。