技术领域
[0001] 本实用新型涉及MOSFET技术领域,尤其是一种分离栅MOSFET版图布局结构。
相关背景技术
[0002] 功率MOSFET由于其有输入阻抗高,开关速度快,高温特性好等优点被广泛应用于电力电子领域。高击穿电压,大电流,低导通电阻,低开关电荷是功率MOSFET最为关键的指标,在MOSFET设计过程中,普通器件不能同时获得这些性能,需要在各参数之间相互平衡。
[0003] 功率MOSFET在经过多年的发展之后,目前高压MOSFET主流的结构为Planar(平面)和Super Junction(超级结)结构,中低压MOSFET主流为Trench(沟槽)和SGT(分离栅)结构。
[0004] 近些年,在中低压MOS领域,为了尽可能的获得较高的击穿电压、较低的导通电阻和较小的栅极电荷,分离栅MOSFET器件应运而生,其剖面图如图1所示(图1中显示了器件的有源区,没有画出终端区),其与普通沟槽MOSFET结构相比,主要是在深沟槽底部增加了一个位于栅极和漏极之间的分离栅(图1中的多晶硅2)并与源极保持等电位,然后利用相邻分离栅之间半导体耗尽层内横向电场起到提高器件耐压的作用,从而在同等击穿电压下,可以选用更低外延层电阻率的外延片,降低器件导通电阻,不仅如此,这种结构在一个深沟槽中同时制造两个栅极,通过这块分离栅结构,器件将栅漏电容转换为栅源电容,大大降低了栅漏电容,同时带来了更大的输入电容/米勒电容比值,因此,这种结构具有更稳定更优良的频响特性和抗电压震荡的能力。
[0005] 当然,分离栅MOSFET带来器件性能优化的同时,也带来了器件版图设计和制造工艺的复杂度,在版图设计方面,由于器件耐压中既有垂直方向耗尽层耐压,又有水平方向耗尽层耐压,不仅要考虑沟槽自身的深宽尺寸,还要考虑到其相邻的沟槽深宽尺寸以及与相邻沟槽的距离。
[0006] 由于分离栅结构的原理是需要两个相邻沟槽共同耗尽的横向电场在垂直方向上耐压,也就是说在有源区内,需要每个沟槽边缘都具备一个等距离的相邻沟槽,而且在外围需要一条共用的相邻沟槽来与多沟槽边缘共同耗尽,达到电场截止沟槽的作用。
[0007] 图2显示了一种现有的分离栅MOSFET版图布局结构,在有源区设有多条平行的单胞沟槽10,在终端区围绕有源区设有一条电场截止沟槽20;在版图布局的拐角角落区域,电场截止沟槽20需要设置成曲率较小(半径较大)的弧形沟槽,由于在有源区各单胞沟槽10边缘都需要具备一个等距离的相邻沟槽,因此有源区内部分单胞沟槽10的端部形状会出现比较尖的锐角,例如图2中有源区中最上方的一根单胞沟槽10的左端部具有尖的锐角;而这种形状在刻蚀工艺上不容易实现。
[0008] 图3显示了另一种现有的分离栅MOSFET版图布局结构,在有源区设有多条平行的单胞沟槽10,在终端区围绕有源区需要设有多条电场截止沟槽20,且这些电场截止沟槽20等电位,以达到边缘截止沟槽曲率较小(半径较大)的目的;但这样会牺牲更多的有源区用来做终端区,浪费了器件的有源区面积,牺牲了器件的性能。
具体实施方式
[0024] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
[0025] 如图4所示,本实用新型实施例提出一种分离栅MOSFET版图布局结构,在版图布局上,
[0026] 在终端区围绕有源区设置一条电场截止沟槽20,在版图布局的拐角角落区域,所述电场截止沟槽20设置成一段弧形沟槽201;
[0027] 在有源区设有多条等间隔平行的单胞沟槽10;在版图布局的拐角角落区域,外侧的数条单胞沟槽10设有与电场截止沟槽20的弧形沟槽201相对应的弯曲沟槽101;数条单胞沟槽10的弯曲沟槽101的端部平齐且与另一条单胞沟槽10相对。
[0028] 进一步地,设有弯曲沟槽101的单胞沟槽10的数量根据截止沟槽曲率要求设定,通常为2~5条;具体数量根据电场截止沟槽20的弧形沟槽201的半径而定。
[0029] 进一步地,各单胞沟槽10边缘之间的距离,以及电场截止沟槽20内边缘与其相邻的单胞沟槽10边缘之间的距离均相同。
[0030] 进一步地,与数条单胞沟槽10的弯曲沟槽101中最内侧的弯曲沟槽相对应的那条单胞沟槽10的端部配置成与最内侧的弯曲沟槽对应的弧形;即图4中从下往上第二条单胞沟槽10左侧端部配置成与最内侧的弯曲沟槽对应的弧形。
[0031] 本申请提出的分离栅MOSFET版图布局结构相较于现有技术,调整了版图布局的拐角角落区域的沟槽布局结构;可以在版图布局的拐角角落区域内电场截止沟槽小曲率(大半径)设计的前提下,合理设置有源区内单胞沟槽的结构,在兼顾有源区和终端区耐压的同时,又使相邻沟槽之间耗尽区横向电场的效果更加完美,解决了分离栅MOSFET版图布局的拐角角落区域设计的难题。
[0032] 最后所应说明的是,以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制,尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。