一种横向功率半导体器件版图及器件结构制造技术

本发明专利技术提供一种横向功率半导体器件版图及器件结构，属于功率半导体器件技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种横向功率半导体器件版图及器件结构


[0001]本专利技术属于功率半导体
，涉及一种横向功率半导体器件版图及器件结构
。

技术介绍

[0002]横向双扩散金属氧化物半导体
(Laterally Double
‑
diffused Metal Oxide Semiconductor
，
LDMOS)
器件由于便于集成，被广泛应用于智能功率集成电路
(Smart Power Integrated Circuit
，
SPIC)。
[0003]在传统的
SPIC
版图设计中，
LDMOS
常为叉指状
。
然而叉指状版图具有漏面积大
、
漏电容大
、
动态特性差，多晶硅栅极较长
、
器件开启和关断之间有延时等问题
。
并且叉指状结构边缘处存在直角，容易引起曲率效应，在边缘处电场集中，从而导致器件提前击穿；且直角处易产生热点，影响器件安全工作区和可靠性
。
[0004]所以除了对器件结构本身的设计之外，器件版图的设计也至关重要
。
本专利技术提供一种版图设计方法，使用网格栅结构以减轻叉指状结构曲率效应，同时减小漏面积，提升器件动态特性
。
网格栅版图结构本身的几何特性，也使得器件宽长比提升，单位面积内电流增大，有利于低压大电流领域应用
。
[0005]此外，相较于叉指状版图在一维方向的降低表面场
(REduced SURface Field
，
RESURF)
效应，本专利技术从二维方向辅助漏区耗尽，且对于本专利技术提出的漏电极中心
、
源电极共用的版图结构，电场线由元胞中心向外发散，器件耐压特性更好
。
所以相较于传统叉指状版图，本专利技术提出的网格栅结构可以在同等耐压下提升漂移区浓度
、
降低器件比导通电阻，提高器件优值
。
[0006]然而由于网格栅版图结构的电流更集中，器件靠近漏区处载流子积累较多，从而造成器件开态击穿电压变低，安全工作区变窄
。
为了解决以上问题，本专利技术提供使用缓冲层结构的多边形版图结构，器件可靠性得到提升
。
本专利技术还提供终端设计，避免传统终端引入的曲率效应，进一步优化器件性能
。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种横向功率半导体器件版图及器件结构，更具体地，涉及一种横向大电流功率半导体器件版图及器件结构
。
本专利技术要解决的技术问题在于，针对当前常用的叉指状版图存在的器件寄生电容大
、
电流不均匀
、
单位面积电流小等问题，提供一种低压大电流横向功率半导体器件的版图设计方法
。
[0008]为实现上述专利技术目的，本专利技术技术方案如下：
[0009]一
、
本专利技术的第一个目的是提供一种横向功率半导体器件版图结构，
[0010]漏电极中心正方形元胞版图包括源区
、
栅极
、
漏区
、
漂移区
、
体区；
[0011]体区与源区共同集成在元胞内，以减小器件面积，提升集成度；
[0012]漏区位于版图中心，源区
、
栅极
、
漂移区的中心都与漏区中心重合，漂移区包围漏
区，源区相切于栅极的外边缘，体区相切于源区的内外边缘，源区的长度和器件漂移区长度一致，栅极超出漂移区边缘的部分作为场板，优化器件静态特性；
[0013]该元胞紧密排列形成对应的器件版图，该器件的元胞之间共用源区；
[0014]漏电极中心元胞为边数大于等于3的多边形结构或圆形，或者将这些元胞集成在叉指状结构中，以提升器件宽长比，提高器件电流能力
。
[0015]作为优选方式，漏电极中心元胞版图为三角形
、
四边形
、
五边形
、
六边形
、
圆形
、
或八边形
。
[0016]作为优选方式，源区的长度为器件中源区长度
d1
的二分之一，以提升集成度；或者为器件中源区长度
d1
，以提升过流能力
。
[0017]作为优选方式，漏电极中心元胞为八边形，在相邻四个元胞中心的共用源区处增加打孔面积，以满足大电流应用，同时减小器件面积，提升集成度；
[0018]作为优选方式，漏电极中心元胞为圆形，相邻列的元胞之间沿纵向错位，并且
/
或者在横向上错位，以提升器件集成度，定义元胞在纵向上紧密排列的重复单元为一列
。
[0019]二
、
本专利技术的第二个目的是提供一种横向功率半导体器件版图结构，其为：
[0020]源电极中心正方形元胞版图包括源区
、
栅极
、
漏区
、
漂移区
、
体区；
[0021]体区位于版图中心，源区
、
漏区
、
栅极
、
漂移区的中心都与体区中心重合，源区相切于体区的外边缘，栅极相切于源区的外边缘，漂移区相切于漏区的内边缘，漂移区的长度和器件漂移区长度一致，栅极超出漂移区边缘的部分作为场板，优化器件静态特性；
[0022]该元胞紧密排列形成对应的器件版图，该器件的元胞之间共用漏区，
[0023]源电极中心元胞为边数大于等于3的多边形结构或圆形，或者将这些元胞集成在叉指状结构中；
[0024]该正方形元胞紧密排列可形成对应的器件版图
。
[0025]作为优选方式，源电极中心元胞版图为三角形
、
四边形
、
五边形
、
六边形
、
圆形
、
八边形
。
[0026]作为优选方式，源区的长度为器件中源区长度
d1
的二分之一，以提升集成度；或者为器件中源区长度
d1
，以提升过流能力
。
[0027]作为优选方式，源电极中心元胞为八边形，在相邻四个元胞中心的共用漏区处增加打孔面积，以满足大电流应用，同时减小器件面积，提升集成度
。
[0028]作为优选方式，源电极中心元胞为圆形，相邻列的元胞之间沿纵向错位，并且
/
或者在横向上错位，以提升器件集成度，定义元胞在纵向上紧密排列的重复单元为一列
。
[0029]三
、
本专利技术的第三个目的是提供一种使用缓冲层的横向功率半导体器件结构，使用上述的大电流横向功率半导体器件版图结构，包括：
[0030]第一导电类型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种横向功率半导体器件版图结构，其特征在于：漏电极中心正方形元胞版图包括源区
、
栅极
、
漏区
、
漂移区
、
体区；体区与源区共同集成在元胞内，以减小器件面积，提升集成度；漏区位于版图中心，源区
、
栅极
、
漂移区的中心都与漏区中心重合，漂移区包围漏区，源区相切于栅极的外边缘，体区相切于源区的内外边缘，源区的长度和器件漂移区长度一致，栅极超出漂移区边缘的部分作为场板，优化器件静态特性；该元胞紧密排列形成对应的器件版图，该器件的元胞之间共用源区；漏电极中心元胞为边数大于等于3的多边形结构或圆形，或者将这些元胞集成在叉指状结构中，以提升器件宽长比，提高器件电流能力
。2.
根据权利要求1所述的横向功率半导体器件版图结构，其特征在于：漏电极中心元胞版图为三角形
、
四边形
、
五边形
、
六边形
、
圆形
、
或八边形
。3.
根据权利要求1所述的横向功率半导体器件版图结构，其特征在于：源区的长度为器件中源区长度
d1
的二分之一，以提升集成度；或者为器件中源区长度
d1
，以提升过流能力
。4.
根据权利要求1所述的横向功率半导体器件版图结构，其特征在于：漏电极中心元胞为八边形，在相邻四个元胞中心的共用源区处增加打孔面积，以满足大电流应用，同时减小器件面积，提升集成度
。5.
根据权利要求1所述的横向功率半导体器件版图结构，其特征在于：漏电极中心元胞为圆形，相邻列的元胞之间沿纵向错位，并且
/
或者在横向上错位，以提升器件集成度，定义元胞在纵向上紧密排列的重复单元为一列
。6.
一种横向功率半导体器件版图结构，其特征在于：源电极中心正方形元胞版图包括源区
、
栅极
、
漏区
、
漂移区
、
体区；体区位于版图中心，源区
、
漏区
、
栅极
、
漂移区的中心都与体区中心重合，源区相切于体区的外边缘，栅极相切于源区的外边缘，漂移区相切于漏区的内边缘，漂移区的长度和器件漂移区长度一致，栅极超出漂移区边缘的部分作为场板，优化器件静态特性；该元胞紧密排列形成对应的器件版图，该器件的元胞之间共用漏区，源电极中心元胞为边数大于等于3的多边形结构或圆形，或者将这些元胞集成在叉指状结构中；该正方形元胞紧密排列可形成对应的器件版图
。7.
根据权利要求6所述的横向功率半导体器件版图结构，其特征在于：源电极中心元胞版图为三角形
、
四边形
、
五边形
、
六边形
、
圆形
、
八边形
。8.
根据权利要求6所述的横向功率半导体器件版图结构，其特征在于：源区的长度为器件中源区长度
d1
的二分之一，以提升集成度；或者为器件中源区长度
d1
，以提升过流能力
。9.
根据权利要求6所述的横向功率半导体器件版图结构，其特征在于：源电极中心元胞为八...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔明，王嘉伟，马鼎翔，高悦，刘根，王胜铎，叶元庆，张波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：