金氧半场效晶体管布局结构及方法技术

本发明专利技术公开了一种金氧半场效晶体管布局结构及方法，包含复数个金氧半场效晶体管单元、一源极金属结构及一漏极金属结构。源极金属结构电性连接至复数个金氧半场效晶体管单元的源极，于一预定轴方向源极金属结构的宽度逐渐变窄。漏极金属结构，电性连接至复数个金氧半场效晶体管单元的漏极，于预定轴方向漏极金属结构的宽度逐渐变宽。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，尤其涉及一种金氧半场效晶 体管中的复数个金氧半场效晶体管单元流经大致相同电流的布局结构及方法。
技术介绍
现今电脑的主要元件，例如中央处理器(CPU)、存储器等，其工作电压有逐步下 降的发展趋势。在所需的功耗未能等比例下降的情况下，这些元件操作所需的电流则逐步 上升。因此，作为电源管理应用中的电源开关一金氧半导体晶体管而言，最大承受电流值 也需随之上升。然而，在积体电路积集度提高的发展下，金氧半导体晶体管的源极与漏极的 金属连接导线宽度势必受限，使得金属连接导线的电流密度提高及金属连接导线有严重电 压降。严重电压则造成金氧半导体晶体管中的金氧半导体晶体管单元导通的电流不均。而 金属连接导线的电流密度提高会使电迁移(Electron Migration)的问题变的明显，尤其导 通电流不均更会使导通较大电流的金氧半导体晶体管单元更易因电迁移而毁损。因此，现 有的功率金氧半导体晶体管很难兼具大电流功能与高积集度布局两种性质。请参考图1，为一现有的金氧半场效晶体管结构的平面示意图。在此金氧半场效 晶体管结构中，栅极导线具有短条状栅极图案31及长条状栅极图案32，蜿蜒并连接金氧半 场效晶体管结构中的每个金氧半场效晶体管单元的栅极。而金氧半场效晶体管结构中的金 氧半场效晶体管单元源极区域14与漏极区域M则交错地位于长条状栅极图案32之间。 漏极金属导线21则具有复数个手指状图案22，源极金属导线11亦具有复数个手指状图案 12。手指状图案22与手指状图案12彼此互相交错，而每一手指状图案22则位于一漏极区 域24上并通过漏极接触孔23与每个金氧半场效晶体管单元的漏极电性连接，每一手指状 图案12则位于一源极区域14上并通过源极接触孔13与每个金氧半场效晶体管单元的源 极电性连接。每一手指状图案22具有复数漏极接触孔23，以连接漏极区域对。每一手指 状图案12具有复数源极接触孔13，以连接源极区域14。现有的金氧半场效晶体管结构因过长的源极与漏极连接导线导致严重电压降。请 参考图2，为图1所示的金氧半场效晶体管结构中的金氧半场效晶体管单元栅极、漏极及源 极电压随连接导线长度变化的示意图，其中线Svol代表源极电压，线Dvol代表漏极电压， 线Gvol代表栅极电压。为清楚描述图2与图1间的关系，在此于图1中定义一电流方向Z， 故金氧半场效晶体管的电流I是由漏极金属导线21流入而由源极金属导线11流出。在电 流的影响下，使得源极电压Svol与漏极电压Dvol随着距离下降而与理想源极电压Svol’ 与理想漏极电压Dvol’间的差距加大。而由于金氧半场效晶体管的栅极并未流通电流，故 栅极电压Gvol并没有变化。在此情况下，每个金氧半场效晶体管单元的栅极-源极电压 Vgs会不同，导致每个金氧半场效晶体管单元导通的电流不同，尤其在大电流需求下金氧半 场效晶体管单元个数增加而使金属连接导线增长的情况。因此，现有的金氧半场效晶体管结构设计有着先天上的缺陷及限制，无法满足现 今大电流发展趋势下的需求。
技术实现思路
鉴于现有技术中的金氧半场效晶体管结构有电流密度不均问题，使得电迁移的问 题明显并因而导致最大承受电流值无法有效提升。本专利技术利用随距离调整宽度的金属结 构，使单位长度电阻值随距离变小，以重新分布电流密度。因此，可使金氧半场效晶体管结 构中的金氧半场效晶体管单元导通的电流均勻度增加。为达上述目的，本专利技术提供了一种金氧半场效晶体管布局结构，包含复数个金氧 半场效晶体管单元、一源极金属结构及一漏极金属结构。源极金属结构电性连接至复数个 金氧半场效晶体管单元的源极，于一预定轴方向源极金属结构的宽度逐渐变窄。漏极金属 结构，电性连接至复数个金氧半场效晶体管单元的漏极，于预定轴方向漏极金属结构的宽 度逐渐变宽。本专利技术也提供了一种金氧半场效晶体管布局方法，包含下述步骤形成一源极金 属结构于复数个金氧半场效晶体管单元之上，并与复数个金氧半场效晶体管单元的源极电 性连接，且于一预定轴方向源极金属结构的宽度逐渐变窄；以及形成一漏极金属结构于复 数个金氧半场效晶体管单元之上，并与复数个金氧半场效晶体管单元的漏极电性连接，且 于预定轴方向漏极金属结构的宽度逐渐变宽。再者，在本专利技术的其他实施例中，还至少提供另一漏极金属结构及源极金属结构， 藉此以分担导通的电流使电流密度更低，以承受更高的导通电流。以上的概述与接下来的详细说明皆为示范性质，是为了进一步说明本专利技术的申请 专利范围。而有关本专利技术的其他目的与优点，将在后续的说明与图示加以阐述。附图说明图1为一现有的金氧半场效晶体管结构的平面示意图2为图1所示的金氧半场效晶体管结构中的金氧半场效晶体管单元栅极、漏极 及源极电压随连接导线长度变化的示意图3为根据本专利技术的金氧半场效晶体管结构的金氧半场效晶体管单元分布示意 图4为根据本专利技术的金氧半场效晶体管结构的导线的示意图5A及图5B为根据本专利技术的金氧半场效晶体管结构的金属层结构的局部示意图 及整体示意图6为根据本专利技术的金氧半场效晶体管结构的第二金属层结构的示意图, 主要元件符号说明源极金属导线11; 源极接触孔13 ；漏极金属导线21 ； 漏极接触孔23 ； 短条状栅极图案31 源极电压Svol ； 栅极电压Gvol ； 手指状图案12 ； 源极区域14 ； 手指状图案22 ； 漏极区域M ； 长条状栅极图案32 ； 漏极电压Dvol ； 电流方向Z ；电流I ；理想源极电压Svol ’ ；理想漏极电压Dvol ；栅极-源极电压Vgs ；源极S ；漏极D ；栅极G;源极导线^xis ；第一轴方向A ；第二轴方向B;漏极导线Dbus ；区域5A ；第一源极金属结构SMl ；第一漏极金属结构DMl第二源极金属结构SM2 ；第二漏极金属结构DM具体实施方式请参考图3，为根据本专利技术的金氧半场效晶体管结构的金氧半场效晶体管单元分 布示意图。为方便说明，在本专利技术的实施例中的叙述是以N型金氧半导体晶体管为例来说 明。在本实施例中，金氧半场效晶体管单元的源极S及漏极D为交替排列，在前后及左右方 向上，每两个源极S (漏极D)间有一个漏极D (源极幻。而栅极G位于每对源极S、漏极D 之间，并且为网状图案。因此，每个源极S(漏极D)的周边有四个对应的漏极D (源极S)，而 大大提升了金氧半场效晶体管结构的积集度。请参考图4，为根据本专利技术的金氧半场效晶体管结构的导线的示意图。源极导线 Sbus的图案为锯齿状且平行于一第一轴方向A，用以电性连接金氧半场效晶体管单元中的 源极S，而漏极导线Dbus的图案同样为锯齿状且平行于第一轴方向A，用以电性连接金氧半 场效晶体管单元中的漏极D。有利于与上层金属的连接面积增加，进而更有效的分散电流。接着，请参考图5A及图5B，为根据本专利技术的金氧半场效晶体管结构的金属层结构 的局部示意图及整体示意图。请先参考图5A，第一源极金属结构SMl及第一漏极金属结构 DMl形成于导线结构之上，且分别通过源极导线Sbus及电性连接漏极导线Dbus电性连接至 金氧半场效晶体管单元的源极S及漏极D。第一源极金属结构SMl有多个延伸臂，延一第二 轴方向B (与第一轴方向A垂直)的宽度逐渐变窄，其方式可如图5A所示以阶梯式或其他等 效方式变窄本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金氧半场效晶体管布局结构，包含：复数个金氧半场效晶体管单元；一第一源极金属结构，电性连接至该复数个金氧半场效晶体管单元的源极，于一预定轴方向该第一源极金属结构的宽度逐渐变窄；以及一第一漏极金属结构，电性连接至该复数个金氧半场效晶体管单元的漏极，于该预定轴方向该第一漏极金属结构的宽度逐渐变宽。

【技术特征摘要】
1.一种金氧半场效晶体管布局结构，包含复数个金氧半场效晶体管单元；一第一源极金属结构，电性连接至该复数个金氧半场效晶体管单元的源极，于一预定 轴方向该第一源极金属结构的宽度逐渐变窄；以及一第一漏极金属结构，电性连接至该复数个金氧半场效晶体管单元的漏极，于该预定 轴方向该第一漏极金属结构的宽度逐渐变宽。2.根据权利要求1所述的金氧半场效晶体管布局结构，其中该第一源极金属结构是以 阶梯式变窄，而该第一漏极金属结构是以阶梯式变宽。3.根据权利要求2所述的金氧半场效晶体管布局结构，还包含一源极导线结构及一漏 极导线结构，该源极导线结构电性连接该复数个金氧半场效晶体管单元的源极及该第一源 极金属结构且成锯尺状，该漏极导线结构电性连接该复数个金氧半场效晶体管单元的漏极 及该第一漏极金属结构且成锯尺状。4.根据权利要求2所述的金氧半场效晶体管布局结构，其中该第一源极金属结构的面 积与该第一漏极金属结构的面积相等。5.根据权利要求1所述的金氧半场效晶体管布局结构，还包含一第二源极金属结构，电性连接至第一源极金属结构，并于该预定轴方向该第二源极 金属结构的宽度逐渐变宽；以及一第二漏极金属结构，电性连接至该第一漏极金属结构，于该预定轴方向该第二漏极 金属结构的宽度逐渐变窄。6.根据权利要求5所述的金氧半场效晶体管布局结构，其中该...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭国伟，刘中唯，周倩华，
申请(专利权)人：登丰微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]