一种减小开关时间的VDMOS器件版图结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种减小开关时间的VDMOS器件版图结构，包括器件元胞，所述器件元胞包括由下至上依次分布的衬底层和外延层，在外延层中分布有有源区和漂移区，在外延层的上部分布有场氧层和栅氧层，在场氧层和栅氧层的上部分布有多晶硅层，在多晶硅层上方分布有第一钝化层，在有源区多晶硅窗口中部和第一钝化层上方分布有铝电极层，铝电极层上方分布有第二钝化层；其中，有源区划分的区域为有源区多晶硅窗口，有源区多晶硅窗口周边分布的多晶硅层上对称分布有挖空的多晶硅孔，该孔位于漂移区上方。通过去掉部分多晶硅，减小栅极多晶硅的面积，从而减小器件开关时间。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体器件制造领域，具体地说涉及一种减小开关时间的VDMOS器件版图结构。
技术介绍
VDMOS场效应晶体管是场控型多子导电的功率器件，具有驱动功率小、安全工作区宽、开关速度快、热稳定性好的特点，广泛应用于消费电子，工业设备、军用电子等领域。经过长期的发展，VDMOS技术不断演变，其性能不断提升，主要体现在管芯面积日趋缩小、功耗持续降低、可靠性不断提高。目前VDMOS大都采用多晶硅自对准工艺进行制造，栅电极采用多晶硅做电极，多晶硅除元胞有源区外大面积覆盖元胞区上，这种多晶硅栅极结构已很难提高器件开关速度。随着研究的深入，出现两种典型的器件结构和工艺，一是基于U型槽栅工艺的TrenchMOS和基于超结结构的CoolMOS。这两种新结构/工艺器件的产生，使器件导通电阻降低了若干倍，相同电流下大大减少了元胞数，减小了器件面积，提高了开关速度。TrenchMOS从结构上消除了平面型VDMOS器件固有的漂移区，元胞横向尺寸得以大幅缩小，单位面积内的元胞数量更多，相同电流下管芯面积大大缩小，开关时间得以减小。但由于U型槽底部拐角区域容易造成电场集中，所以TrenchMOS通常应用于100V以下的低电压范围且工艺难度较大；CoolMOS通过多次外延和注入在外延层中形成相间的P型柱和N型柱结构，使得器件在保持反向击穿电压基本不变的同时，具有比平面器件更低的导通电阻，单位面积内的元胞数量更多，相同电流下管芯面积大大缩小，开关时间得以减小，在600V—1200V范围内具有显著优势。另一方面，CoolMOS工艺复杂，具有相当的难度，目前只有少数几家国外公司掌握该项技术。在其它电压范围内，主要是通过优化平面器件的工艺和纵向结构，以获得高的单位面积内元胞数，在相同电流下减小管芯面积，减小开关时间。由于多晶硅是栅电极，因而，多晶硅的面积会影响到器件的开关时间，面积大将增大开关时间。多晶硅覆盖在器件元胞区上，但元胞的栅极开启主要在有源区，漂移区上的多晶硅栅极对开启没有作用。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种VDMOS器件版图结构，其目的旨在通过去掉部分多晶硅，减小栅极多晶硅的面积，从而减小器件开关时间。为了达到如上目的，本技术采取如下技术方案：一种减小开关时间的VDMOS器件版图结构，包括器件元胞，所述器件元胞包括由下至上依次分布的衬底层和外延层，在外延层中分布有有源区和漂移区，在外延层的上部分布有场氧层和栅氧层，在场氧层和栅氧层的上部分布有多晶硅层，在多晶硅层上方分布有第一钝化层，在有源区多晶硅窗口中部和第一钝化层上方分布有铝电极层，铝电极层上方分布有第二钝化层；有源区划分的区域为有源区多晶硅窗口，有源区多晶硅窗口周边分布的多晶硅层上对称分布有挖空的多晶孔。进一步地，所述有源区多晶硅窗口为正方形、条形或正六边形。进一步地，所述挖空的多晶孔为长方形，长方形的挖空的多晶孔对应在正方形、条形或正六边形的有源区多晶硅窗口的对应边上，且挖空的多晶孔的宽度不超过两个器件元胞有源区多晶硅窗口之间多晶宽度的1/2，长度与器件元胞有源区多晶硅窗口边长相等。进一步地，所述多晶硅层呈多孔网状结构。采用如上技术方案具有如下有益效果：该VDMOS器件版图结构在不改变现有平面工艺和器件纵向结构的情况下，通过在漂移区上方开多晶硅窗口，将漂移区上方的部分多晶硅去掉，不影响器件开启，有效减小了多晶硅栅电极的面积，降低了开关时间，尤其是下降延迟时间，降低了栅电容，提高了器件开关速度10％--30％。且适用于所有电压范围。附图说明图1是该VDMOS器件版图多晶硅层的示意图。图2是该VDMOS器件版图单元胞多晶硅层示意图。图3是该VDMOS器件版图单元胞结构的纵向解剖示意图。其中：1是多晶硅，2是挖空的多晶孔，3是有源区多晶硅窗口，3A是有源区，4是场氧层，5是栅氧层，6是外延层，7是衬底层，8、是第一钝化层，10是第二钝化层，9是铝电极层，11是终端。具体实施方式下面结合附图对本技术的具体实施方式进一步进行说明。减小开关时间的VDMOS器件版图结构可以从俯视图和剖视图(器件元胞)两个方面来看，对照附图3所示，包括器件元胞，所述器件元胞包括由下至上依次分布的衬底层7和外延层6，在外延层6中分布有有源区3A和漂移区(图示中有源区3A两侧的区域)，在外延层6的上部分布有场氧层4和栅氧层5，在场氧层4和栅氧层5的上部分布有多晶硅层1，在多晶硅层1上方分布有第一钝化层8，在有源区多晶硅窗口3中部和第一钝化层8上方分布有铝电极层9，铝电极层9上方分布有第二钝化层10；其中，有源区3A划分的区域为有源区多晶硅窗口3，有源区多晶硅窗口3周边分布的多晶硅层1上对称分布有挖空的多晶孔2，该孔位于漂移区上方。如图2所示为单元胞多晶硅层示意图，有源区多晶硅窗口3为正方形，还可以是条形或正六边形。挖空的多晶孔2为长方形，长方形的挖空的多晶孔2对应在正方形、条形或正六边形的有源区多晶硅窗口1的对应边上。图1出示了VDMOS器件版图结构的多晶硅层示意图，图中11为终端，在有源区多晶硅窗口3周边对称分布的长方形窗口为挖空的多晶孔2，窗口的大小视元胞漂移区宽度决定，挖空的多晶孔2的宽度不超过两个器件元胞有源区多晶硅窗口3之间宽度的1/2，挖空的多晶孔2的长度与器件元胞有源区多晶硅窗口3的边长相等。多晶硅层1呈多孔网状结构。实施例1：元胞为方形，大小18um X18um，有源区多晶硅窗口12um X12um，元胞间多晶硅宽度6um，挖去的多晶孔3um X12um。以上所述实施例仅表达了本技术的1种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减小开关时间的VDMOS器件版图结构，包括器件元胞，所述器件元胞包括由下至上依次分布的衬底层和外延层，在外延层中分布有有源区和漂移区，在外延层的上部分布有场氧层和栅氧层，在场氧层和栅氧层的上部分布有多晶硅层，在多晶硅层上方分布有第一钝化层，在有源区多晶硅窗口中部和第一钝化层上方分布有铝电极层，铝电极层上方分布有第二钝化层；其特征在于，有源区划分的区域为有源区多晶硅窗口，有源区多晶硅窗口周边分布的多晶硅层上对称分布有挖空的多晶孔。

【技术特征摘要】
1.一种减小开关时间的VDMOS器件版图结构，包括器件元胞，所述器件
元胞包括由下至上依次分布的衬底层和外延层，在外延层中分布有有源区和漂
移区，在外延层的上部分布有场氧层和栅氧层，在场氧层和栅氧层的上部分布
有多晶硅层，在多晶硅层上方分布有第一钝化层，在有源区多晶硅窗口中部和
第一钝化层上方分布有铝电极层，铝电极层上方分布有第二钝化层；其特征在
于，有源区划分的区域为有源区多晶硅窗口，有源区多晶硅窗口周边分布的多
晶硅层上对称分布有挖空的多晶孔。
2.根据权利要求1所述的减小开关时间的VDM...

【专利技术属性】
技术研发人员：白朝辉，
申请(专利权)人：西安卫光科技有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61