Mosfet产品当下主流制造工艺
Mosfet产品有几种制造工艺,如: trench 沟槽, 深沟槽, 平面, 多层外延, 超结等, 了解它们有哪些区别, 应用上有什么差异与优劣势, 代表厂家有哪些?
平面(Planar)工艺
最早的功率 MOSFET 结构,栅极穿过多层外延形成的漂移区建立导电沟道。工艺成熟、晶圆成本低、雪崩耐量与短路鲁棒性好,但单元密度低、导通电阻偏大。如今主要留在高压(500V 以上)与对鲁棒性要求苛刻的场景,如照明驱动、工业辅助电源。
沟槽(Trench)工艺
把栅极刻进硅片表面的沟槽里,沟道垂直排列,单元密度大幅提高,导通电阻显著低于平面结构,是目前中低压(30~200V)的绝对主流:手机快充、电池保护、电动工具、车载低压电器几乎全部采用沟槽器件。代价是栅氧化层可靠性设计门槛更高、开关 dv/dt 更快,需要更好的驱动与布局配合。
深沟槽与屏蔽栅
在沟槽基础上加深槽深、引入屏蔽电极或分割电极,进一步压低栅电荷(Qg)与米勒电荷,兼顾低导通电阻与低开关损耗,是高频 DC-DC(48V 服务器电源、通信电源等)偏爱的结构。
超结(Super Junction)工艺
针对高压 MOSFET 的范式革新:在漂移区植入交替排布的 P/N 柱,打破「耐压与导通电阻的平方律」约束,600~900V 区间导通电阻远低于同耐压平面器件。开关电源、光伏逆变、充电桩 PFC 级是它的主场;代价是工艺步骤多、体二极管反向恢复特性一般,硬开关大电流场景需谨慎评估。
多层外延
在重掺杂衬底上逐层生长不同掺杂浓度的外延层,用于精细控制耐压与导通电阻的平衡,常见于高压器件与定制化需求,也是提升晶圆利用率、降低成本的工艺手段之一。
代表厂家一览
- 高压平面/沟槽:英飞凌(Infineon)、安森美(onsemi)、意法半导体(ST)、罗姆(ROHM);
- 超结:英飞凌、安森美、东芝;国内华润微、东微半导已规模量产;
- 中低压沟槽:安世半导体(Nexperia)、Vishay;国内士兰微、新洁能、华润微覆盖广泛;
- 车规级沟槽:英飞凌、安森美、ST 为主,国内厂商正在加速导入。
怎么选
工艺没有绝对优劣:中低压看单元密度(沟槽系),高压高频看超结,高压高鲁棒看平面;采购层面再叠加封装、车规认证与供应稳定性综合评估。拿不准时把拓扑、开关频率、母线电压三个参数交给我们的选型支持,按实际工况推荐最合适的工艺路线。