MEMS技術構建更快的“smart”電源芯片

MEMS技術構建更快的“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”開關電源器件，將用于離線式變換器與供電應用，并于2005年上半年推向市場。其技術融合了MEMS工藝技術與電源器件技術，極大的提升了器件的特性。通過更快的開關速度，提升了器件的密度與效率，盡管這樣的開關速度對于今天的FET和其他的開關來說也能實現。
　　PowerBrane器件將一個側向絕緣門雙極型晶體管(L-IGBT)與其驅動、控制和保護電路集成在一個晶圓上。LIGBT提供當前常見的30 A/cm2的電流密度，而開關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(qū)進行背部蝕刻，在氧化層下僅留下一條薄硅膜——器件的名稱也由此而來。盡管這種技術是源自MEMS工藝，但并沒有改變任何部件。LIGBT的低擊穿電壓是由于漂移區(qū)的傳導硅引起的穿過器件作用區(qū)的電場場力線的壓縮，導致高的場強與貫通現象。通過移除硅片襯底極大地減小了場強，擊穿電壓也被提升20倍達650V，從而適用于離線式開關應用。同時由于減小的電容特性，器件可在40ns-50ns(400V和0.5A條件下)內關斷。CamSemi公司的合伙創(chuàng)始人，Florian Udrea博士說這個速度快于MOSFET開關，并且器件的開關速度可達500kHz。該工藝與CMOS工藝完全兼容，在實現電源開關功能之外同時可實現高門數的邏輯功能。因此復雜的器件如照明控制電路就可以在單芯片上實現。CamSemi公司將推出一系列的開關以適用于1W~1000W范圍的應用。