[發明專利]可減小非阱區結的區域面積的封閉晶胞陣列結構

無效

• 申請號: 200810087647.7
• 申請日: 2008-03-25
• 公開（公告）號: CN101546764A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 許修文
• 申請（專利權）人: 聯笙電子股份有限公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02;H01L27/105
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 彭久云

技術領域

本發明涉及一種可減小非阱區結的區域面積的封閉晶胞陣列結構，尤指一種于封閉單元晶胞的轉彎角形成未注入源極離子的小窗以減小非阱區結的區域面積并降低導通電阻的封閉晶胞陣列結構。

背景技術

在已知技術中，功率金氧半場效晶體管(Power?Metal?OxideSemiconductor?Field?Effect?Transistor)為絕緣柵極單載流子壓控元件，具備高輸入阻抗及較快的切換速度，且由于其低導通電阻值、低切換損耗及較寬的安全工作區，適合應用在中低壓功率系統，如轉換控制開關(inverter?controlswitching)、直流對直流轉換器(DC-DC?converter)等電源控制電路上。

關于功率金氧半場效晶體管的半導體工藝，已知技術已提出多種晶胞(Cell)掩模設計，如線型晶胞(Striped?Cell)及封閉晶胞(Closed?Cell)等。顧名思義，線型晶胞的架構為線型，相關示意圖及立體剖視圖如圖1及圖2所示。封閉晶胞則是由特定形狀的單元所組成，常見的有三角形、方形、六角形等，例如，圖3及圖4為方形晶胞的陣列結構示意圖及立體剖視圖。

比較線型晶胞及封閉晶胞可知，線形晶胞的功率半導體，因柵極面積比封閉晶胞來得小，因此柵漏電容(Cgd)比較小，使得柵漏電荷(Qgd)也較小；但因溝道周長(channel?width)及結效晶體管(Junction?Field?EffectTransistor，JFET)區域變小，使得在相同外延(Epitaxial)條件下，導通電阻比封閉晶胞來得大。相較之下，封閉晶胞的功率半導體雖然在相同外延條件下，導通電阻可以比線形晶胞來得較低，但因結構在轉彎角會形成阱區球面結(Spherical?Junction)，因此耐電壓(Blocking?Voltage)也會較低。所謂球面結因方形掩模的遮蔽，使得擴散步驟后，在芯片上彎角會形成球面區域，而球面區域與柱狀區域的結即為球面結。以方形單元晶胞為例，其球面結的示意圖即如圖5及圖6所示。由于球面區域附近的電場推擠(Electric-FieldCrowding)效應較柱狀區域附近強，使得封閉晶胞的耐電壓較低，而較低耐電壓會造成封閉晶胞無法采用外延濃度較濃的芯片或是注入較濃的JFET離子來進一步降低導通電阻。造成在相同耐電壓的要求下，反而線形晶胞可以達到較低的導通電阻。

發明內容

因此，本發明主要提供一種可減小非阱區結的區域面積的封閉晶胞陣列結構。

本發明披露一種可減小非阱區結的區域面積的封閉晶胞陣列結構，包含有多個封閉單元晶胞，排列于同一平面，該多個封閉單元晶胞的每一封閉單元晶胞為多邊形；以及多個柵極窗，分別形成于該多個封閉單元晶胞的柵極層中每一封閉單元晶胞的一角，該多個柵極窗中未注入源極離子材料。

附圖說明

圖1為已知線型晶胞的架構示意圖。

圖2為已知線型晶胞的立體剖視圖。

圖3為方形晶胞的陣列結構示意圖。

圖4為方形晶胞的立體剖視圖。

圖5及圖6為球面結的示意圖。

圖7為本發明實施例一封閉晶胞陣列結構的示意圖。

圖8為圖7中一封閉單元晶胞的示意圖。

圖9及圖10為圖7的封閉晶胞陣列結構的剖面結構圖。

圖11為本發明實施例一封閉晶胞陣列結構的示意圖。

圖12為圖11中一封閉單元晶胞的示意圖。

附圖標記說明

70?封閉晶胞陣列結構????????80?封閉單元晶胞

A、B、C、D?點??????????????GW?柵極窗

具體實施方式

請參考圖7，圖7為本發明實施例一封閉晶胞陣列結構70的示意圖。封閉晶胞陣列結構70可減小非阱區結的區域面積，較佳地用于功率金氧半場效晶體管，其包含有多個封閉單元晶胞80及多個柵極窗GW。請繼續參考圖8，圖8為單一封閉單元晶胞80的示意圖。封閉單元晶胞80的架構類似圖5所示的單元晶胞，不同之處在于本發明是在封閉單元晶胞80的四個角形成柵極窗GW，柵極窗GW未注入源極離子材料。換句話說，在柵極層定義時，本發明是在封閉單元晶胞80的四個角同時開一小窗(即柵極窗GW)，并于源極離子注入時以掩模遮住，并不注入源極離子。