一种增加VDMOS沟道密度的布图结构和布图方法技术

本发明专利技术实施例涉及一种增加VDMOS沟道密度的布图结构和布图方法,所述结构包括沿第一方向和第二方向重复排列的多个元胞：每个元胞包括第一沟槽栅、第二沟槽栅、第三沟槽栅和接触孔；每个元胞的第二沟槽栅与在第一方向上相邻一个元胞的第一沟槽栅为相互重合的同一沟槽栅；第一沟槽栅与第二沟槽栅平行设置，第三沟槽栅和接触孔置于第一沟槽栅与第二沟槽栅之间；第一方向为垂直第一沟槽栅与第二沟槽栅的方向；第二方向为平行第一沟槽栅与第二沟槽栅的方向；接触孔至第一沟槽栅、第二沟槽栅的间距、接触孔至元胞内的第三沟槽栅的间距以及相邻元胞内第三沟槽栅的间距均不小于第一最小间距；第三沟槽栅至第一沟槽栅、第二沟槽栅的间距均不小于第二最小间距。

【技术实现步骤摘要】
一种增加VDMOS沟道密度的布图结构和布图方法
本专利技术涉及功率半导体
，尤其涉及一种增加VDMOS沟道密度的布图结构和布图方法。
技术介绍
目前中低压沟槽栅垂直双扩散金属-氧化物半导体场效应晶体管(VDMOS)的导通电阻主要由沟道电阻、外延电阻、源漏电阻、金属电阻及衬底电阻等几部分组成，其中沟道电阻一般占整个导通电阻的25％～50％不等，外延电阻占整个导通电阻的35％～60％，其余部分电阻总和占整个导通电阻的5％～10％不等。而决定沟道电阻的很大部分因素与沟槽栅的单位面积内密度相关。沟槽栅VDMOS一般采用多个元胞并联的布图方式实现额定的导通电阻，并联的元胞越多该沟槽VDMOS的导通电阻则越低相应的芯片面积也越大(成本也越高)，为实现在相同额定导通电阻的情况下更小的芯片面积，以实现更低的成本,如何在单位芯片面积内获得尽量大的沟道宽度即更高的沟道密度(降低比导通电阻)变得非常重要。目前主流的沟槽栅VDMOS的沟道版图包括：如图1所示的条形结构，其由如图2所示的元胞构成；如图3所示的田子形结构和如图4所示的品字形结构，其二者均由如图5所示的元胞构成；如图6所示的六边形的结构，其由如图7所示的元胞构成。对于不同的结构的设计，其元胞的构成不同，这也决定了单位面积下元胞内沟道密度的不同。在单位长度设定为a，沟槽宽度为0.2a，孔径为0.2a，孔到沟槽距离为0.2a的相同条件下，图1所示的条形结构的沟道密度：元胞沟道周长/元胞面积＝2a/(a*a)＝2/a，图3所示的田子形结构和如图4所示的品字形结构的沟道密度：元胞沟道周长/元胞面积＝2.4a/(a*a)＝2.4/a，图6所示的六边形的结构的沟道密度：元胞沟道周长/元胞面积＝2.078a/(a*0.866a)＝2.4/a。其中沟道周长在图中以粗实线标出。可以看出沟道密度：方形结构＝六边形结构>条形结构，但最大也仅为2.4/a。为了进一步降低VDMOS的导通电阻，还需要在布图结构上进行进一步改进。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种增加VDMOS沟道密度的布图结构和布图方法，可以在相同面积内大幅提高沟槽栅的栅宽，即增加沟道的密度，从而达到降低VDMOS比导通电阻的目的。为此，第一方面，本专利技术实施例提供了一种增加VDMOS沟道密度的布图结构，包括沿第一方向和第二方向重复排列的多个元胞：每个元胞包括：第一沟槽栅、第二沟槽栅、第三沟槽栅和接触孔；其中每个元胞的第二沟槽栅与在第一方向上相邻一个元胞的第一沟槽栅为相互重合的同一沟槽栅；所述第一沟槽栅与所述第二沟槽栅平行设置，所述第三沟槽栅和接触孔置于所述第一沟槽栅与所述第二沟槽栅之间；所述第一方向为垂直所述第一沟槽栅与所述第二沟槽栅的方向；所述第二方向为平行所述第一沟槽栅与所述第二沟槽栅的方向；其中，所述接触孔至所述第一沟槽栅、第二沟槽栅的间距均不小于第一最小间距；所述第三沟槽栅至所述第一沟槽栅、第二沟槽栅的间距均不小于第二最小间距；所述接触孔至所述元胞内的第三沟槽栅的间距以及距相邻元胞内的第三沟槽栅的间距均不小于所述第一最小间距。优选的，所述元胞宽度为单位尺寸a；所述第一沟槽栅和第二沟槽栅的尺寸为1.067a×0.2a；所述第三沟槽栅的尺寸为0.467a×0.467a；所述接触孔的尺寸为0.2a×0.2a；所述接触孔到所述第三沟槽栅的距离为0.2a，所述接触孔到所述第一沟槽栅和第二沟槽栅的距离分别为0.2a，所述第三沟槽栅到所述第一沟槽栅和第二沟槽栅的距离分别为0.067a。进一步优选的，所述元胞的沟道密度＝(2a+0.467a×4)/(a×1.067a)＝3.625/a。第二方面，本专利技术实施例提供了一种增加VDMOS沟道密度的布图方法，包括：设定元胞的构成；所述元胞包括第一沟槽栅、第二沟槽栅、第三沟槽栅和接触孔；所述第一沟槽栅与所述第二沟槽栅平行设置，所述第三沟槽栅和接触孔置于所述第一沟槽栅与所述第二沟槽栅之间；基于所述元胞的构成和设计规则确定所述接触孔和所述第三沟槽栅在元胞中第一方向上的位置；其中，所述接触孔至所述第一沟槽栅、第二沟槽栅的间距均不小于所述设计规则规定的第一最小间距；所述第三沟槽栅至所述第一沟槽栅、第二沟槽栅的间距均不小于所述设计规则规定的第二最小间距；所述第一方向为垂直所述第一沟槽栅与所述第二沟槽栅的方向；基于所述元胞的重复排列结构和所述设计规则，确定所述接触孔和所述第三沟槽在所述元胞中第二方向上的位置；其中，所述接触孔至所述元胞内的第三沟槽栅的间距以及距相邻元胞内的第三沟槽栅的间距均不小于所述第一最小间距；所述第二方向为平行所述第一沟槽栅与所述第二沟槽栅的方向；计算所述元胞的沟道密度，根据计算得到的最优沟道密度确定所述元胞的元胞结构；所述元胞结构包括所述元胞内第一沟槽栅、第二沟槽栅、第三沟槽栅和接触孔的排布位置及尺寸；将所述元胞沿第一方向和第二方向重复排列，形成所述VDMOS器件的沟槽栅与接触孔的布图结构；其中所述第一方向上相邻的两个元胞中，第一元胞的第二沟槽栅与第二元胞的第一沟槽栅为相互重合的同一沟槽栅。优选的，所述元胞宽度为单位尺寸a；根据所述设计规则规定的第一最小间距，所述接触孔至所述第一沟槽栅、第二沟槽栅和第三沟槽栅的间距均不小于0.2a；根据所述设计规则规定的第二最小间距，所述第三沟槽栅至所述第一沟槽栅、第二沟槽栅的间距均不小于0.067a。进一步优选的，所述确定所述元胞内的最优沟道密度，从而确定所述元胞的元胞结构具体为：根据所述元胞中单位面积内的沟道周长/单位面积建立计算所述沟道密度的数学方程模型；依据既定设计规则和所述数学方程模型，确定所述元胞结构，包括：尺寸为0.467a×0.467a的第三沟槽栅、1.067a×0.2a的第一沟槽栅和第二沟槽栅、0.2a×0.2a的接触孔，所述接触孔到所述第三沟槽栅的距离为0.2a，所述接触孔到所述第一沟槽栅和第二沟槽栅的距离分别为0.2a，所述第三沟槽栅到所述第一沟槽栅和第二沟槽栅的距离分别为0.067a。本专利技术实施例提供的一种增加VDMOS沟道密度的布图结构，在相同面积内大幅提高了沟槽栅的栅宽，即增加沟道的密度，从而达到降低VDMOS导通电阻的目的。附图说明图1为现有技术提供的条形布图结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的条形布图结构中的元胞结构示意图；图3为现有技术提供的田子形结构布图结构示意图；图4为现有技术提供的品字形结构布图结构示意图；图5为现有技术提供的田子形结构和品字形结构中的元胞结构示意图；图6为现有技术提供的六边形布图结构示意图；图7为现有技术提供的六边形布图结构中的元胞结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的增加VDMOS沟道密度的布图结构示意图；图9为本专利技术实施例提供的元胞结构示意图之一；图10为本专利技术实施例提供的元胞结构示意图之二；图11为本专利技术实施例提供的增加VDMOS沟道密度的布图方法流程图。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。本专利技术实施例提供了一种增加VDMOS沟道密度的布图结构，如图8所示，该布图结构包括沿第一方向(图中所示横向方向)和第二方向(图中所示纵向方向)重复排列的多个元胞：每个元胞可如图9所示包括：第一沟槽栅11、第二沟槽栅12、第三沟槽栅13和接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增加VDMOS沟道密度的布图结构，其特征在于，所述布图结构包括沿第一方向和第二方向重复排列的多个元胞：每个元胞包括：第一沟槽栅、第二沟槽栅、第三沟槽栅和接触孔；其中每个元胞的第二沟槽栅与在第一方向上相邻一个元胞的第一沟槽栅为相互重合的同一沟槽栅；所述第一沟槽栅与所述第二沟槽栅平行设置，所述第三沟槽栅和接触孔置于所述第一沟槽栅与所述第二沟槽栅之间；所述第一方向为垂直所述第一沟槽栅与所述第二沟槽栅的方向；所述第二方向为平行所述第一沟槽栅与所述第二沟槽栅的方向；其中，所述接触孔至所述第一沟槽栅、第二沟槽栅的间距均不小于第一最小间距；所述第三沟槽栅至所述第一沟槽栅、第二沟槽栅的间距均不小于第二最小间距；所述接触孔至所述元胞内的第三沟槽栅的间距以及距相邻元胞内的第三沟槽栅的间距均不小于所述第一最小间距。

【技术特征摘要】
1.一种增加VDMOS沟道密度的布图结构，其特征在于，所述布图结构包括沿第一方向和第二方向重复排列的多个元胞：每个元胞包括：第一沟槽栅、第二沟槽栅、第三沟槽栅和接触孔；其中每个元胞的第二沟槽栅与在第一方向上相邻一个元胞的第一沟槽栅为相互重合的同一沟槽栅；所述第一沟槽栅与所述第二沟槽栅平行设置，所述第三沟槽栅和接触孔置于所述第一沟槽栅与所述第二沟槽栅之间；所述第一方向为垂直所述第一沟槽栅与所述第二沟槽栅的方向；所述第二方向为平行所述第一沟槽栅与所述第二沟槽栅的方向；其中，所述接触孔至所述第一沟槽栅、第二沟槽栅的间距均不小于第一最小间距；所述第三沟槽栅至所述第一沟槽栅、第二沟槽栅的间距均不小于第二最小间距；所述接触孔至所述元胞内的第三沟槽栅的间距以及距相邻元胞内的第三沟槽栅的间距均不小于所述第一最小间距。2.根据权利要求1所述的增加VDMOS沟道密度的布图结构，其特征在于，所述元胞宽度为单位尺寸a；所述第一沟槽栅和第二沟槽栅的尺寸为1.067a×0.2a；所述第三沟槽栅的尺寸为0.467a×0.467a；所述接触孔的尺寸为0.2a×0.2a；所述接触孔到所述第三沟槽栅的距离为0.2a，所述接触孔到所述第一沟槽栅和第二沟槽栅的距离分别为0.2a，所述第三沟槽栅到所述第一沟槽栅和第二沟槽栅的距离分别为0.067a。3.根据权利要求2所述的增加VDMOS沟道密度的布图结构，其特征在于，所述元胞的沟道密度＝(2a+0.467a×4)/(a×1.067a)＝3.625/a。4.一种增加VDMOS沟道密度的布图方法，其特征在于，所述方法包括：设定元胞的构成；所述元胞包括第一沟槽栅、第二沟槽栅、第三沟槽栅和接触孔；所述第一沟槽栅与所述第二沟槽栅平行设置，所述第三沟槽栅和接触孔置于所述第一沟槽栅与所述第二沟槽栅之间；基于所述元胞的构成和设计规则确定所述接触孔和所述第三沟槽栅在元胞中第一方向上的位置；其中，所述接触孔至所述第一沟槽栅、第二沟槽栅的间距均不小于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵少峰，
申请(专利权)人：赵少峰，
类型：发明
国别省市：江苏,32