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的傳導硅引起的穿過器件作用區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。