一种提高单位面积电流密度的MOSFET结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种提高单位面积电流密度的MOSFET结构，包括条形结构的N+衬底，N+衬底上设置有N‑外延层，N‑外延层上纵向设置有源N+扩散窗口，N‑外延层的左右两侧沿源N+扩散窗口的纵向方向分别设置有栅氧化层，每个栅氧化层上依次设置有栅极多晶硅和栅源隔离层，源N+扩散窗口、源P+扩散窗口和接触孔设置在源极和栅极之间，源N+扩散窗口将源P+扩散窗口分隔成多个方形的元胞结构构成源极，栅极金属与多晶硅连接构成栅极，漏极金属与N+衬底连接构成漏极。本实用新型专利技术在保证产品电参数的情况下，缩小了元胞尺寸，使单位面积内并联的元胞数目增多，从而提高了单位面积的电流密度。

A MOSFET structure for increasing current density per unit area

【技术实现步骤摘要】
一种提高单位面积电流密度的MOSFET结构
本技术属于半导体
，具体涉及一种提高单位面积电流密度的MOSFET结构。
技术介绍
目前市面上大部分MOSFET采用平面多晶硅栅自对准工艺进行制造和生产，淀积USG+BPSG后刻蚀引线孔。为保证源极金属与源区良好的接触，对于N沟道器件，接触孔必须在源N+区两边各覆盖0.5μm，对于P沟道器件，接触孔必须在源P+区两边各覆盖0.5μm，这样无法进一步缩小单元尺寸，提高单位面积的电流密度，导致芯片面积无法缩小。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种提高单位面积电流密度的MOSFET结构，既可以提高单位面积的电流密度，又可以有效减小器件的米勒电容。本技术采用以下技术方案：一种提高单位面积电流密度的MOSFET结构，包括条形结构的N+衬底，N+衬底上设置有N-外延层，N-外延层上纵向设置有源N+扩散窗口，N-外延层的左右两侧沿源N+扩散窗口的纵向方向分别设置有栅氧化层，每个栅氧化层上依次设置有栅极多晶硅和栅源隔离层，源N+扩散窗口、源P+扩散窗口和接触孔设置在源极和栅极之间，源N+扩散窗口将源P+扩散窗口分隔成多个方形的元胞结构构成源极，栅极金属与多晶硅连接构成栅极，漏极金属与N+衬底连接构成漏极。具体的，多晶硅的尺寸为4～10μm，厚度为具体的，源N+扩散窗口为长方形结构，长为1～2μm，宽为0.8～1.5μm。具体的，源P+扩散窗口为正方形结构，边长为1～2μm。具体的，接触孔为正方形结构，边长为1～2μm。具体的，20～40V的MOSFET/VDMOS的单位面积电流密度为6.4～7.2A/mm2；50～200V的MOSFET/VDMOS的单位面积电流密度为1.73～5.8A/mm2；250～600V的MOSFET/VDMOS结构的单位面积电流密度为0.65～1.66A/mm2。与现有技术相比，本技术至少具有以下有益效果：本技术一种提高单位面积电流密度的MOSFET结构，源N+的窗口可以设计到1.3μm，比原来缩小了0.4μm；源P+的窗口可以设计到2μm；接触孔窗口可以缩小到2μm，取消了接触孔与源N+区的重叠区域，在保证产品电参数的情况下，缩小了元胞尺寸，使单位面积内并联的元胞数目增多，从而提高了单位面积的电流密度。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本技术结构的单胞示意图：图2为现有结构的单胞示意图。其中,1.N+衬底；2.N-外延层；3.栅氧化层；4.栅极多晶硅；5.栅源隔离层；6.源N+扩散窗口；7.源P+扩散窗口；8.接触孔。具体实施方式请参阅图1，本技术公开了一种提高单位面积电流密度的MOSFET结构，整个器件为条形结构，包括N+衬底1、N-外延层2、栅氧化层3，栅极多晶硅4和栅源隔离层5，N-外延层2设置在N+衬底1上，N-外延层2的左右两侧沿器件的纵向方向分别设置有栅氧化层3，每个栅氧化层3上依次设置有栅极多晶硅4和栅源隔离层5构成源极和栅极，源极和栅极之间设置有源N+扩散窗口6、源P+扩散窗口7和接触孔8，源N+扩散窗口6将源P+扩散窗口7分隔成多个方形的元胞结构构成源极，栅极金属与多晶硅4相连构成栅极，漏极金属与N+衬底1相连构成漏极。接触孔8由栅源隔离层5刻蚀形成的，因此在图1所示的两个BPSG之间，也在图1所示的两个源N+之间。接触孔8的边长为1～2μm源N+扩散窗口6的边长为0.8～1.5μm源P+扩散窗口7的边长为1～2μm元胞尺寸，即图1中N+衬底1尺寸为8～16μm。栅氧化层3厚度为多晶硅4尺寸为4～10μm，厚度为栅源隔离层5的长度为0.8～1.5μm。对20～40V的MOSFET/VDMOS，单位面积电流密度为6.4～7.2A/mm2。对50～200V的MOSFET/VDMOS，单位面积电流密度为1.73～5.8A/mm2。对250～600V的MOSFET/VDMOS，单位面积电流密度为0.65～1.66A/mm2。本技术方案以N沟道MOSFET为例，适用于P沟道MOSFET。为实现上述目的，本技术专利的元胞结构与图2所示现有元胞结构示意图相比，将源P+扩散窗口7由现有的条形结构变成了方形元胞结构，源N+扩散窗口6、源P+扩散窗口7和接触孔8的尺寸均缩小了很多，在多晶硅尺寸不变的情况下，单胞尺寸缩小，在单位面积内可以并联更多的元胞，即提高了单位面积的电流密度。图1与现有结构相比，源N+扩散窗口6的窗口减小了0.4μm；源P+扩散窗口7的窗口减小了1μm；接触孔8的窗口减小了0.4μm。接触孔8的尺寸取决于工艺线隔离层的厚度和刻蚀方法和刻蚀质量，如果刻蚀条件和接触满足要求的情况下，可以控制在工艺线的最小线宽。新设计方案与现有方案相比，单位面积电流密度的试验数据统计如下表1所示。表1单位面积电流密度对比流片结果显示：⑴对于40V的器件，采用现有结构的产品单位面积电流密度为5.43A/mm2,采用技术结构的产品单位面积电流密度为6.4A/mm2；⑵对于200V的器件，采用现有结构的产品单位面积电流密度为1.5A/mm2,采用技术结构的产品单位面积电流密度为1.73A/mm2。本技术专利主要适用于条形结构排布的MOSFET，设计要点为：把源P+设计成方形结构，源N+包围在源P+的一圈，这样接触孔就可以开的很小，也不用两边覆盖N+，小尺寸的条形通孔直接覆盖在源N+和P+上，减小了单胞的横向尺寸，提高了单位面积的电流密度。以上内容仅为说明本技术的技术思想，不能以此限定本技术的保护范围，凡是按照本技术提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本技术权利要求书的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高单位面积电流密度的MOSFET结构，其特征在于，包括条形结构的N+衬底(1)，N+衬底(1)上设置有N-外延层(2)，N-外延层(2)上纵向设置有源N+扩散窗口(6)，N-外延层(2)的左右两侧沿源N+扩散窗口(6)的纵向方向分别设置有栅氧化层(3)，每个栅氧化层(3)上依次设置有栅极多晶硅(4)和栅源隔离层(5)，源N+扩散窗口(6)、源P+扩散窗口(7)和接触孔(8)设置在源极和栅极之间，源N+扩散窗口(6)将源P+扩散窗口(7)分隔成多个方形的元胞结构构成源极，栅极金属与多晶硅(4)连接构成栅极，漏极金属与N+衬底(1)连接构成漏极。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高单位面积电流密度的MOSFET结构，其特征在于，包括条形结构的N+衬底(1)，N+衬底(1)上设置有N-外延层(2)，N-外延层(2)上纵向设置有源N+扩散窗口(6)，N-外延层(2)的左右两侧沿源N+扩散窗口(6)的纵向方向分别设置有栅氧化层(3)，每个栅氧化层(3)上依次设置有栅极多晶硅(4)和栅源隔离层(5)，源N+扩散窗口(6)、源P+扩散窗口(7)和接触孔(8)设置在源极和栅极之间，源N+扩散窗口(6)将源P+扩散窗口(7)分隔成多个方形的元胞结构构成源极，栅极金属与多晶硅(4)连接构成栅极，漏极金属与N+衬底(1)连接构成漏极。


2.根据权利要求1所述的提高单位面积电流密度的MOSFET结构，其特征在于，多晶硅(4)的尺寸为4～10μm，厚度为


3.根据权利要求1所述的提高单位面积电流密度的...

【专利技术属性】
技术研发人员：习毓，丁文华，周新棋，陈骞，单长玲，智晶，
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