一种功率MOSFET器件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种功率ＭＯＳＦＥＴ器件，它可以提高功率ＭＯＳＦＥＴ的带载能力、击穿电压、防止寄生ＭＯＳＦＥＴ、减小寄生延时。ＭＯＳＦＥＴ的漏极铝线的宽度随电流减小而逐渐变窄，ＭＯＳＦＥＴ的源极铝线的宽度随电流减小而逐渐变窄。并且以Ｎ阱或Ｐ阱作为功率ＭＯＳＦＥＴ的漂移区，功率ＭＯＳＦＥＴ的多晶栅伸出有源区部分作为场板，并环绕所述ＭＯＳＦＥＴ的漏极，又有，功率ＭＯＳＦＥＴ的多晶栅的两边均以金属连线引出，并用所述金属连接功率ＭＯＳＦＥＴ的多晶栅的两头，另外功率ＭＯＳＦＥＴ的漂移区、有源区的弯曲处采用弧形或多边形结构。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于功率MOSFET器件结构。
技术介绍
在现有的功率MOSFET器件结构中，在有源区的金属布线，一般采用宽度大小一样(也就是截面积相同)的铝布线，由于铝线有电流密度限制，一定宽度的铝线只能通过一定的电流量，当功率MOSFET有大电流通过时，会耗费大面积版图空间用于铝布线。而由于布线密度的限制，在中国专利技术专利公开号1423328(公开日2003年6月11日)中提出了双层布线的方案，但此布线工艺复杂并且提高了成本。另外，在现有的功率MOSFET器件中，沟道和漏极22之间增加一个较长的轻掺杂N-漂移区27或P-漂移区，由于漂移区杂质浓度较低，当VDS增加时，耗尽向低浓度漂移区延伸，只要选取合适的漂移区长度和漂移区电阻率，即可得到足够高的雪崩击穿电压，其版图示意图如附图说明图1所示，它包括源极21、漏极22、铝布线24和多晶栅25。在美国专利公开号US087881(公开日2002年2月28日)，以及中国专利技术专利公开号CN1189918(公开日1998年08月05日)中有相关阐述。但现有的功率MOSFET器件，多次使用N-、P-扩散用作漂移区会增加工艺难度和光刻板数量。轻掺杂漂移区N-/P-在弯曲处电场线密度集中，电场强度最大，如图2所示。N-漂移区27和P型衬底26构成PN结，当电场强度超过PN结的最大电场时，PN结击穿，所以功率MOSFET在漂移区弯曲处很易发生击穿现象，同理，有源区在弯曲处电场线密度集中，当电场超过一定极限，栅氧层将被击穿，严重影响了功率MOSFET器件的耐压能力。如图3所示，它包括源极21、漏极22、栅极23、金属线28和P型衬底26。当功率MOSFET器件漏极连线通过N/P扩散时，由功率MOSFET器件的漏极22、PSUB/NSUB(P型衬底26或N型衬底)、其他N/P扩散及METAL(金属线28)构成寄生NMOS/PMOS，当铝栅(栅极23)上有高电压时，寄生MOS开启，使漏极22和N/P扩散导通，造成短路。对于很大的功率MOSFET，多晶栅将会很长。多晶硅自身的电阻，及多晶栅与其下的衬底存在的寄生电容将会很大，所以功率MOSFET将会有很长延时。
技术实现思路
本技术提供了一种功率MOSFET器件，它可以提高功率MOSFET的带载能力。为了解决上述技术问题，本技术的MOSFET的漏极铝线的宽度随电流减小而逐渐变窄，MOSFET的源极铝线的宽度随电流减小而逐渐变窄，并且MOSFET的漏极铝线和MOSFET的源极铝线之间交叉布线。另外，本技术还提供了如下的技术方案以N阱或P阱作为功率MOSFET的漂移区，又有，功率MOSFET的多晶栅伸出有源区部分作为场板，并环绕所述MOSFET的漏极。又有，功率MOSFET的每条源极均采用对接式接触孔结构，所述的对接式接触孔结构是N+扩散和P+扩散紧靠在一起，金属孔跨在N+和P+的交接处，长度为普通孔的两倍，宽度不变。又有，功率MOSFET的多晶栅的两头均以金属连线引出，并用所述金属连线连接功率MOSFET的多晶栅的两头。最后还有功率MOSFET的漂移区、有源区的弯曲处采用弧形或多边形结构。本技术由于根据不同的电流采用了不同宽度的铝布线，这样使功率MOSFET在相同面积下，增加铝线的有效布线，相同面积下，铝线的最大电流能力将达到约为原来的两倍，大幅度提高功率MOSFET的带载能力并且如果在具有相同带载能力时，功率MOSFET可节约约1/4版图面积。另外，由于采用了以N阱或P阱作为功率MOSFET的漂移区，因为仅仅使用N阱或P阱，这样可以减少了工艺难度和光刻板数量。由于功率MOSFET多晶栅伸出有源区部分作为场板，并环绕MOSFET的漏极，这样可以增加耗尽区厚度，防止表面击穿现象，并且可以防止寄生MOSFET的影响。由于功率MOSFET的每条源极均采用butting contact(对接式接触孔)结构，这样使让衬底和源极最大可能的接近，即最大限度的减小寄生NPN/PNP的发射结之间的PSUB寄生电阻，从而消除了闩锁效应。由于功率MOSFET的多晶栅的两边均以金属连线引出，由于金属电阻很小，金属的延时也就很小，故信号到达多晶栅两头的金属连接处的延时可以忽略不计，从金属连接多晶栅处往里看，多晶栅最远端到金属的距离减小为原来的一半，从而使信号延时也减小为原来的1/4。由于功率MOSFET的漂移区、有源区的弯曲处采用弧形或多边形结构可以分散电场线密度，提高栅氧层的击穿电压，可提高功率MOSFET的耐压能力。以下结合附图和具体实施方式，对本技术做进一步阐述。图1现有高压NMOS版图示意图；图2现有漏极漂移区在弯曲处电场线聚集示意图；图3现有高压NMOS漏极金属连线经过N型扩散时形成寄生MOS；图4本技术结构的高压NMOS剖面示意图；图5本技术结构的高压NMOS版图示意图；图6本技术的漏极漂移区拐角改为弧线分散电场线；图7本技术的多晶栅伸出有源区并环绕漏极结构示意图；图8本技术使用栅极(GATE)环绕漏极(DRAIN)结构的高压NMOS结构示意图；图9本技术用在DC-DC或AC-DC上结构。具体实施方式本技术是一种集成功率MOSFET结构，其剖面图如图4所示，其版图示意图如图5所示。如图5所示，它是本技术结构的高压NMOS版图示意图。当大电流通过功率MOSFET时，由于铝布线4电流密度的限制，一定宽度的铝布线4只能承受一定的电流。因为功率MOSFET均匀流过电流，从左到右漏极铝线电流将越来越小，源极铝线电流将越来越大，故本技术采用从左到右漏极铝线越来越窄，源极铝线越来越宽，即铝线宽度随电流减小而变窄，交叉布线的结构，在源、漏的最大电流处，铝线宽度增大到约为原来的两倍，故在相同面积下，铝线的最大电流能力将达到约为原来的两倍，大幅度提高功率MOSFET的带载能力，且满足铝线电流密度要求，采用传统布线结构的功率MOSFET要具有相同的带载能力，只有增加铝布线4，增大版图面积。如图5所示，本技术包括源极1、漏极2、铝布线4和多晶栅5。本技术使用每条源极1均采用butting contact结构，该结构为N+扩散和P+扩散紧靠在一起，金属孔跨在N+和P+的交接处，长度为普通孔的两倍，宽度不变，这样使让衬底和源极1最大可能的接近，即最大限度的减小寄生NPN/PNP的发射结之间的PSUB(P型衬底6，如图6所示)寄生电阻，由U＝I×R得，发射结电压减小，不足以开启寄生NPN/PNP晶体管，从而消除了闩锁效应。本技术采用多晶栅5双端接入方式以减小功率MOSFET的延时，如图5所示，用金属连接到功率MOSFET多晶栅5的两头，由于金属电阻很小，金属的延时也就很小，故信号到达多晶栅5两头的金属连接处的延时可以忽略不计，从金属连接多晶栅5处往里看，多晶栅5最远端到金属的距离减小为原来的一半，即寄生电阻、寄生电容均减小为原来的一半，时间常数RC减小为原来的1/4，功率MOSFET的多晶栅5上距金属连接处最远端的信号延时也减小为原来的1/4。本技术以NWELL/PWELL(N阱/P阱)作为功率MOSFET的N-/P-轻掺杂漂移区。在相同条件下的柱面结和平面结的击穿电压之比为BVCYLBVPP={本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率ＭＯＳＦＥＴ器件，其特征在于：所述ＭＯＳＦＥＴ的漏极铝线的宽度随电流减小而逐渐变窄，所述ＭＯＳＦＥＴ的源极铝线的宽度随电流减小而逐渐变窄，并且所述的ＭＯＳＦＥＴ的漏极铝线和所述ＭＯＳＦＥＴ的源极铝线之间交叉布线。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄树良，谢锋民，邵栎瑾，
申请(专利权)人：技领半导体上海有限公司，技领半导体国际有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]