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

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homsemi
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  • 2012-2-21 17:01:32
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,0.18μmTrench 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。

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。



  • Plannar MOSFET和Trench MOSFET的转移特性曲线




  • 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。
yyemvx
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内容很多,支持一下
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