[實(shí)用新型]一種減小開關(guān)時(shí)間的VDMOS器件版圖結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420229711.1
• 申請日: 2014-05-06
• 公開（公告）號: CN203910811U
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白朝輝
• 申請（專利權(quán)）人: 西安衛(wèi)光科技有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/423
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域，具體地說涉及一種減小開關(guān)時(shí)間的VDMOS器件版圖結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

VDMOS場效應(yīng)晶體管是場控型多子導(dǎo)電的功率器件，具有驅(qū)動功率小、安全工作區(qū)寬、開關(guān)速度快、熱穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子，工業(yè)設(shè)備、軍用電子等領(lǐng)域。經(jīng)過長期的發(fā)展，VDMOS技術(shù)不斷演變，其性能不斷提升，主要體現(xiàn)在管芯面積日趨縮小、功耗持續(xù)降低、可靠性不斷提高。目前VDMOS大都采用多晶硅自對準(zhǔn)工藝進(jìn)行制造，柵電極采用多晶硅做電極，多晶硅除元胞有源區(qū)外大面積覆蓋元胞區(qū)上，這種多晶硅柵極結(jié)構(gòu)已很難提高器件開關(guān)速度。隨著研究的深入，出現(xiàn)兩種典型的器件結(jié)構(gòu)和工藝，一是基于U型槽柵工藝的TrenchMOS和基于超結(jié)結(jié)構(gòu)的CoolMOS。這兩種新結(jié)構(gòu)/工藝器件的產(chǎn)生，使器件導(dǎo)通電阻降低了若干倍，相同電流下大大減少了元胞數(shù)，減小了器件面積，提高了開關(guān)速度。

TrenchMOS從結(jié)構(gòu)上消除了平面型VDMOS器件固有的漂移區(qū)，元胞橫向尺寸得以大幅縮小，單位面積內(nèi)的元胞數(shù)量更多，相同電流下管芯面積大大縮小，開關(guān)時(shí)間得以減小。但由于U型槽底部拐角區(qū)域容易造成電場集中，所以TrenchMOS通常應(yīng)用于100V以下的低電壓范圍且工藝難度較大；CoolMOS通過多次外延和注入在外延層中形成相間的P型柱和N型柱結(jié)構(gòu)，使得器件在保持反向擊穿電壓基本不變的同時(shí)，具有比平面器件更低的導(dǎo)通電阻，單位面積內(nèi)的元胞數(shù)量更多，相同電流下管芯面積大大縮小，開關(guān)時(shí)間得以減小，在600V—1200V范圍內(nèi)具有顯著優(yōu)勢。另一方面，CoolMOS工藝復(fù)雜，具有相當(dāng)?shù)碾y度，目前只有少數(shù)幾家國外公司掌握該項(xiàng)技術(shù)。在其它電壓范圍內(nèi)，主要是通過優(yōu)化平面器件的工藝和縱向結(jié)構(gòu)，以獲得高的單位面積內(nèi)元胞數(shù)，在相同電流下減小管芯面積，減小開關(guān)時(shí)間。由于多晶硅是柵電極，因而，多晶硅的面積會影響到器件的開關(guān)時(shí)間，面積大將增大開關(guān)時(shí)間。多晶硅覆蓋在器件元胞區(qū)上，但元胞的柵極開啟主要在有源區(qū)，漂移區(qū)上的多晶硅柵極對開啟沒有作用。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種VDMOS器件版圖結(jié)構(gòu)，其目的旨在通過去掉部分多晶硅，減小柵極多晶硅的面積，從而減小器件開關(guān)時(shí)間。

為了達(dá)到如上目的，本實(shí)用新型采取如下技術(shù)方案：

一種減小開關(guān)時(shí)間的VDMOS器件版圖結(jié)構(gòu)，包括器件元胞，所述器件元胞包括由下至上依次分布的襯底層和外延層，在外延層中分布有有源區(qū)和漂移區(qū)，在外延層的上部分布有場氧層和柵氧層，在場氧層和柵氧層的上部分布有多晶硅層，在多晶硅層上方分布有第一鈍化層，在有源區(qū)多晶硅窗口中部和第一鈍化層上方分布有鋁電極層，鋁電極層上方分布有第二鈍化層；有源區(qū)劃分的區(qū)域?yàn)橛性磪^(qū)多晶硅窗口，有源區(qū)多晶硅窗口周邊分布的多晶硅層上對稱分布有挖空的多晶孔。

進(jìn)一步地，所述有源區(qū)多晶硅窗口為正方形、條形或正六邊形。

進(jìn)一步地，所述挖空的多晶孔為長方形，長方形的挖空的多晶孔對應(yīng)在正方形、條形或正六邊形的有源區(qū)多晶硅窗口的對應(yīng)邊上，且挖空的多晶孔的寬度不超過兩個(gè)器件元胞有源區(qū)多晶硅窗口之間多晶寬度的1/2，長度與器件元胞有源區(qū)多晶硅窗口邊長相等。

進(jìn)一步地，所述多晶硅層呈多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

采用如上技術(shù)方案具有如下有益效果：

該VDMOS器件版圖結(jié)構(gòu)在不改變現(xiàn)有平面工藝和器件縱向結(jié)構(gòu)的情況下，通過在漂移區(qū)上方開多晶硅窗口，將漂移區(qū)上方的部分多晶硅去掉，不影響器件開啟，有效減小了多晶硅柵電極的面積，降低了開關(guān)時(shí)間，尤其是下降延遲時(shí)間，降低了柵電容，提高了器件開關(guān)速度10％--30％。且適用于所有電壓范圍。

附圖說明

圖1是該VDMOS器件版圖多晶硅層的示意圖。

圖2是該VDMOS器件版圖單元胞多晶硅層示意圖。

圖3是該VDMOS器件版圖單元胞結(jié)構(gòu)的縱向解剖示意圖。

其中：1是多晶硅，2是挖空的多晶孔，3是有源區(qū)多晶硅窗口，3A是有源區(qū)，4是場氧層，5是柵氧層，6是外延層，7是襯底層，8、是第一鈍化層，10是第二鈍化層，9是鋁電極層，11是終端。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)一步進(jìn)行說明。