超结Mdmesh

引领半导体领域的投资与研究

意法半导体在硅芯片行业有一个突出的特点，那就是我们会针对所有主要类别的功率半导体产品不断进行研究和投资。这些产品包括硅基MOSFET和绝缘栅双极晶体管 (IGBT)，以及基于宽带隙 (WBG) 材料的碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN) 产品。

传统的平面架构

首个采用平面工艺的功率MOSFET器件于上世纪70年代问世。制造平面MOSFET的过程涉及多种工艺，并需要利用多种氧化物、杂质和抗蚀剂方可获得最终产品。

平面制造步骤：

在晶圆上喷涂氧化膜
在晶圆表面添加p层掺杂剂，并通过热处理将其扩散到晶圆中
应用抗蚀剂
在晶圆表面添加n+掺杂剂，并通过热处理将其扩散到晶圆中
清除掉抗蚀剂

平面架构中的导通电阻限制

在传统的高压平面MOSFET中，阻断电压或漏源击穿电压 (V_(BR)DSS) 是一个有关厚度和掺杂的函数。阻断电压与漏源导通电阻 (R_DS(on)) 之间存在直接关系，并且存在R_DS(on)无法超越的物理下限。

施加电压后，耗尽区或漂移层会发生扩展，从而产生漏源电压。漂移层中的掺杂浓度无法提高，因此高压MOSFET需要利用相对较厚的漂移层来获得较高的R_DS(on)。传统高压平面MOSFET的阻断电压与导通电阻之间的关系可表示为：

V_(BR)DSS^2.5∞R_DS(on)

超结架构

超结MOSFET可在晶圆中蚀刻出深而窄的沟槽，因而能够突破平面设计的限制。该架构可显著抑制耗尽区的扩大，因而能够有效提升掺杂浓度并降低R_DS(on)。

麦克斯韦方程表明电场的斜率等于电荷密度r除以介电常数e： /content/dam/st-crew/Bundle-2/superjunction-mdmesh/formula.png

电压V是E的积分，也可表示为E曲线下的阴影面积为y的函数。比较这两个图后我们发现，p型柱的引入明显改变了电场分布，并使关闭状态下可以维持的电压升高。因此在给定电压的情况下，可降低漏极电阻率，从而降低导通电阻。

意法半导体的MDmesh超结技术

标志性的MDmesh MOSFET产品线代表了垂直结构和水平布局领域二十年的协同发展成果，并确保了各种功能（包括关键的R_DS(on) x面积）的市场领先地位。
早期的MDmesh MOSFET系列产品采用了十分成熟的标志性技术，并将其全面应用于各种极具成本竞争力的器件。而最近推出的系列产品则可在特定的工作条件、电路拓扑和电压范围下实现性能和效率的显著提升。例如，MDmesh M6系列在谐振转换器方面的性能要优于先前的MDmesh M2系列。