HOMSEMI 中低压Power MOSFET 全面升级8英寸 0.18μm Trench工艺

2011年12月，广州成启半导体有限公司宣布，HOMSEMI中低压MOSFET全面使用8英寸、0.18μm、Trench工艺晶圆。成启半导体表示，这次产品升级已经过一年准备和试产，将使Power MOSFET的原胞密度提高、RDS（ON）降低、QG降低，提高整机效率，同时获得更好的成本控制能力，这意味着，HOMSEMI成为国内一线分立功率半导体品牌。
此外，HOMSEMI产品运营总监黎总表示，进一步0.13um工艺已经排入日程，预计在2012年第4季度产出产品。

背景资料：
一、8英寸，0.18μm，Trench  POWER  MOSFET工艺介绍。
由于功率半导体器件的发展，许多电子设备的体积变得越来越小而效率却相应提高。作为功率半导体器件主体之一的功率MOSFET则被广泛应用于通讯、计算机、汽车和消费电子领域，并且是分立器件和智能功率集成电路(SPIC）中的重要组成部分。
晶圆：即单晶硅圆片，由普通的硅沙拉制提炼而成，是最常见的半导体材料。按其直径分为4英寸、6英寸和8英寸，近年发展了16英寸甚至更大规格。晶圆越大，同一圆片上可安排的集成电路就越多，成本可降低，但要求的材料技术和生产技术更高。
0.18μm是指里面的基本器件，如FET的栅线条的宽度，大致等于导电沟道长度。它代表了光刻工艺所能实现的最小尺寸，整个器件没有比它更小的尺寸，又叫Feature Size。 FS不同，则其他的淀积、刻蚀等工艺水平也不同。所以相应的长度值代表着工艺平台，也就是用这个数值表示一种工艺的水平。
Trench MOSFET就是在半导体表面挖出沟槽，使得沟槽的深度达到漂移区，导电沟道是沟槽的侧面如图1（b）所示。
 
                (a)Plannar MOSFET             (b)Trench MOSFET
                 图1 Plannar MOSFET与Trench MOSFET的基本结构
虽然国内分立器件生产制造企业很多，主流都是使用6英寸，0.35μm ，Plannar（平面）工艺生产晶圆。

二、性能特点。
1、提高沟道密度，降低导通电阻和总的栅电荷密度
功率器件在高频下工作总的功耗主要有导通损耗、栅驱动损耗和开关损耗三部分组成。其中导通损耗与导通电阻呈正比；栅驱动损耗，与总的栅电荷呈正比；开关损耗随上升和下降时间的增大而增大，且三者均随芯片面积的增大而增大，可用如下的优值因子来衡量
 
可见导通电阻和总的栅电荷密度对功耗起着决定性的作用。对于Plannar MOSFET，导通电阻主要由沟道电阻，漂移区电阻和寄生JFET电阻决定，且其寄生JFET电阻随沟道宽度的减小而指数上升。而Trench MOSFET由于垂直沟道结构的采用，其寄生JFET效应已消失，且与Plannar MOSFET相比可进一步降低单元尺寸，提高沟道密度，因此可大大降低导通电阻。[!--empirenews.page--]

2、MOSFET的阈值电压表达式为 
 
可见阈值电压主要与基区掺杂浓度（p-）、栅氧化层厚度（Toxg）、耗尽层电荷（Qdep）相关。式中前两项因子对Trench MOSFET和Plannar MOSFET而言相同，而第三项则不同，因为耗尽层电荷与沟道长度有关，两者的沟道长度表达式为
Plannar MOSFET: 
Trench MOSFET: 
由于Plannar MOSFET中的沟道是由横向结深之差形成，所以同样结深时Trench MOSFET的沟道长度比Plannar MOSFET的沟道长度大，从而形成了Trench MOSFET耗尽层电荷多，开启电压较大的结果，如图２（ａ）所示。
 
（a） Plannar MOSFET和Trench MOSFET的转移特性曲线
 
（b） Trench MOSFET电场分布曲线
图2 Plannar MOSFET和Trench MOSFET的转移特性曲线
比较及基本Trench MOSFET结构的电场分布曲线

3、输出特性
由平方率关系（饱和区）可知源漏电流与阈值电压成反比，相比之下尽管Trench MOSFET的开启电压较大，但是Trench MOSFET的输出电流仍然大于Plannar MOSFET。这是由于Trench MOSFET中寄生JFET区的消失，使得导通电阻减小，间接增大了源漏输出电流，从而使得Trench MOSFET有较大的电流处理能力。

三、应用的优势：
    在传统的高频开关电源应用上，HOMSEMI的TRENCH工艺MOSFET的开关损耗、栅驱动损耗和导通损耗更低，可以使整机温升下降，可靠性提高。同时更好的高频特性使用户能提高开关频率，缩小整机体积。
    在马达驱动等中低频应用方面，HOMSEMI MOSFET更小的RDS（ON），使驱动器能驱动功率更大的马达。

总结： HOMSEMI 中低压POWER MOSFET使用8英寸，0.18μm，Trench工艺, 具有功率密度高、低导通电阻、低栅电荷、高元胞密度的优点，从而可减小使用时的开关损耗、栅驱动损耗和导通损耗，并获得更好的成本控制能力，随着不断的推广和普及，必然会带来应用的辉煌时期。