HOMSEMI 中低壓Power MOSFET 全面升級(jí)8英寸 0.18μm Trench工藝

2011年12月，廣州成啟半導(dǎo)體有限公司宣布，HOMSEMI中低壓MOSFET全面使用8英寸、0.18μm、Trench工藝晶圓。成啟半導(dǎo)體表示，這次產(chǎn)品升級(jí)已經(jīng)過一年準(zhǔn)備和試產(chǎn)，將使Power MOSFET的原胞密度提高、RDS（ON）降低、QG降低，提高整機(jī)效率，同時(shí)獲得更好的成本控制能力，這意味著，HOMSEMI成為國內(nèi)一線分立功率半導(dǎo)體品牌。
此外，HOMSEMI產(chǎn)品運(yùn)營總監(jiān)黎總表示，進(jìn)一步0.13um工藝已經(jīng)排入日程，預(yù)計(jì)在2012年第4季度產(chǎn)出產(chǎn)品。

背景資料：
一、8英寸，0.18μm，Trench  POWER  MOSFET工藝介紹。
由于功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展，許多電子設(shè)備的體積變得越來越小而效率卻相應(yīng)提高。作為功率半導(dǎo)體器件主體之一的功率MOSFET則被廣泛應(yīng)用于通訊、計(jì)算機(jī)、汽車和消費(fèi)電子領(lǐng)域，并且是分立器件和智能功率集成電路(SPIC）中的重要組成部分。
晶圓：即單晶硅圓片，由普通的硅沙拉制提煉而成，是最常見的半導(dǎo)體材料。按其直徑分為4英寸、6英寸和8英寸，近年發(fā)展了16英寸甚至更大規(guī)格。晶圓越大，同一圓片上可安排的集成電路就越多，成本可降低，但要求的材料技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)更高。
0.18μm是指里面的基本器件，如FET的柵線條的寬度，大致等于導(dǎo)電溝道長度。它代表了光刻工藝所能實(shí)現(xiàn)的最小尺寸，整個(gè)器件沒有比它更小的尺寸，又叫Feature Size。 FS不同，則其他的淀積、刻蝕等工藝水平也不同。所以相應(yīng)的長度值代表著工藝平臺(tái)，也就是用這個(gè)數(shù)值表示一種工藝的水平。
Trench MOSFET就是在半導(dǎo)體表面挖出溝槽，使得溝槽的深度達(dá)到漂移區(qū)，導(dǎo)電溝道是溝槽的側(cè)面如圖1（b）所示。
 
                (a)Plannar MOSFET             (b)Trench MOSFET
                 圖1 Plannar MOSFET與Trench MOSFET的基本結(jié)構(gòu)
雖然國內(nèi)分立器件生產(chǎn)制造企業(yè)很多，主流都是使用6英寸，0.35μm ，Plannar（平面）工藝生產(chǎn)晶圓。

二、性能特點(diǎn)。
1、提高溝道密度，降低導(dǎo)通電阻和總的柵電荷密度
功率器件在高頻下工作總的功耗主要有導(dǎo)通損耗、柵驅(qū)動(dòng)損耗和開關(guān)損耗三部分組成。其中導(dǎo)通損耗與導(dǎo)通電阻呈正比；柵驅(qū)動(dòng)損耗，與總的柵電荷呈正比；開關(guān)損耗隨上升和下降時(shí)間的增大而增大，且三者均隨芯片面積的增大而增大，可用如下的優(yōu)值因子來衡量
 
可見導(dǎo)通電阻和總的柵電荷密度對(duì)功耗起著決定性的作用。對(duì)于Plannar MOSFET，導(dǎo)通電阻主要由溝道電阻，漂移區(qū)電阻和寄生JFET電阻決定，且其寄生JFET電阻隨溝道寬度的減小而指數(shù)上升。而Trench MOSFET由于垂直溝道結(jié)構(gòu)的采用，其寄生JFET效應(yīng)已消失，且與Plannar MOSFET相比可進(jìn)一步降低單元尺寸，提高溝道密度，因此可大大降低導(dǎo)通電阻。[!--empirenews.page--]

2、MOSFET的閾值電壓表達(dá)式為 
 
可見閾值電壓主要與基區(qū)摻雜濃度（p-）、柵氧化層厚度（Toxg）、耗盡層電荷（Qdep）相關(guān)。式中前兩項(xiàng)因子對(duì)Trench MOSFET和Plannar MOSFET而言相同，而第三項(xiàng)則不同，因?yàn)楹谋M層電荷與溝道長度有關(guān)，兩者的溝道長度表達(dá)式為
Plannar MOSFET: 
Trench MOSFET: 
由于Plannar MOSFET中的溝道是由橫向結(jié)深之差形成，所以同樣結(jié)深時(shí)Trench MOSFET的溝道長度比Plannar MOSFET的溝道長度大，從而形成了Trench MOSFET耗盡層電荷多，開啟電壓較大的結(jié)果，如圖２（ａ）所示。
 
（a） Plannar MOSFET和Trench MOSFET的轉(zhuǎn)移特性曲線
 
（b） Trench MOSFET電場分布曲線
圖2 Plannar MOSFET和Trench MOSFET的轉(zhuǎn)移特性曲線
比較及基本Trench MOSFET結(jié)構(gòu)的電場分布曲線

3、輸出特性
由平方率關(guān)系（飽和區(qū)）可知源漏電流與閾值電壓成反比，相比之下盡管Trench MOSFET的開啟電壓較大，但是Trench MOSFET的輸出電流仍然大于Plannar MOSFET。這是由于Trench MOSFET中寄生JFET區(qū)的消失，使得導(dǎo)通電阻減小，間接增大了源漏輸出電流，從而使得Trench MOSFET有較大的電流處理能力。

三、應(yīng)用的優(yōu)勢：
    在傳統(tǒng)的高頻開關(guān)電源應(yīng)用上，HOMSEMI的TRENCH工藝MOSFET的開關(guān)損耗、柵驅(qū)動(dòng)損耗和導(dǎo)通損耗更低，可以使整機(jī)溫升下降，可靠性提高。同時(shí)更好的高頻特性使用戶能提高開關(guān)頻率，縮小整機(jī)體積。
    在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)等中低頻應(yīng)用方面，HOMSEMI MOSFET更小的RDS（ON），使驅(qū)動(dòng)器能驅(qū)動(dòng)功率更大的馬達(dá)。

總結(jié)： HOMSEMI 中低壓POWER MOSFET使用8英寸，0.18μm，Trench工藝, 具有功率密度高、低導(dǎo)通電阻、低柵電荷、高元胞密度的優(yōu)點(diǎn)，從而可減小使用時(shí)的開關(guān)損耗、柵驅(qū)動(dòng)損耗和導(dǎo)通損耗，并獲得更好的成本控制能力，隨著不斷的推廣和普及，必然會(huì)帶來應(yīng)用的輝煌時(shí)期。