SGT MOSFET的優(yōu)勢解析

來源： 電子元器件之家

SGT MOSFET，即屏蔽柵溝槽MOSFET，是一種先進(jìn)的功率半導(dǎo)體器件。這種技術(shù)改變了MOSFET內(nèi)部電場的形態(tài)，將傳統(tǒng)的三角形電場進(jìn)一步的變更為類似壓縮的梯形電場，可以進(jìn)一步減小EPI層的厚度，降低導(dǎo)通電阻Rds(on)。

(圖1：Trench MOS和SGT MOS器件結(jié)構(gòu))

MOSFET大致可以分為以下幾類：Trench (溝槽型)MOSFET;SGT(Shielded Gate Trench，屏蔽柵溝槽)MOSFET，主要用于中低壓領(lǐng)域;平面型MOSFET;SJ-(超結(jié))MOSFET，主要在高壓領(lǐng)域應(yīng)用。

SGT MOSFET及其優(yōu)勢

SGT工藝比普通溝槽工藝挖掘深度深3-5倍。在柵電極下方增加了一塊多晶硅電極，即屏蔽電極或稱耦合電極。屏蔽電極與源電極相連，即實(shí)現(xiàn)了屏蔽柵極與漂移區(qū)的作用，減小了米勒電容以及柵電荷，器件的開關(guān)速度得以加快，開關(guān)損耗低。同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了電荷耦合效應(yīng)，減小了漂移區(qū)臨界電場強(qiáng)度，器件的導(dǎo)通電阻得以減小，與普通溝槽式MOSFET相比，SGT MOSFET的內(nèi)阻要低2倍以上。

例如相同的封裝外形DFN5*6，采用SGT芯片技術(shù)，可以得到更低的導(dǎo)通電阻。導(dǎo)通損耗能夠更低，同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了電荷耦合效應(yīng)，減小了漂移區(qū)臨界電場強(qiáng)度。器件的導(dǎo)通電阻得以減小，導(dǎo)通損耗能夠更低。與普通溝槽式MOSFET相比，SGT MOSFET的內(nèi)阻要低2倍以上。

(圖2：Trench MOS和SGT MOS柵電荷對比)

(圖3：Trench MOS和SGT MOS的特征電阻對比)

(圖4：Trench MOS和SGT MOS的損耗對比)

MOSFET通過SGT技術(shù)減小寄生電容及導(dǎo)通電阻，從而提升芯片性能，減小芯片面積。 與普通的溝槽型MOSFET相比在同一功耗下芯片面積減少超過4成。SGT技術(shù)獨(dú)特的器件結(jié)構(gòu)和掩膜版圖設(shè)計(jì)提升了產(chǎn)品的耐用度和減少了芯片面積，其獨(dú)特的工藝流程設(shè)計(jì)則減少了工藝步驟和掩膜版的數(shù)量，從而減低了MOSFET的生產(chǎn)成本，使MOSFET產(chǎn)品極具性價(jià)比，更有競爭力。

采用SGT技術(shù)制造的MOSFET，與普通的溝槽型MOSFET和平面MOSFET相比，在功率密度上占有很大的優(yōu)勢。 由于SGT MOSFET具有較深的溝槽深度，可以利用更多的晶硅體積來吸收EAS能量，所以SGT在雪崩時(shí)可以做得更好，更能承受雪崩擊穿和浪涌電流。

隨著手機(jī)快充、電動汽車、無刷電機(jī)和移動儲能的興起，中低壓MOSFET的需求越來越大，中低壓功率器件開始蓬勃發(fā)展，因其巨大的市場份額，國內(nèi)外許多廠商在相應(yīng)的新技術(shù)研發(fā)上不斷加大投入。而SGT MOSFET作為中低壓MOSFET的代表，被作為開關(guān)器件廣泛應(yīng)用于手機(jī)快充、電機(jī)驅(qū)動及電源管理系統(tǒng)，是核心功率關(guān)鍵部件。

(圖4：應(yīng)用于同步整流SGT MOS)