專利名稱：一種非對稱結(jié)構(gòu)的功率mos晶體管及其陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功率場效應(yīng)晶體管的制備技術(shù)，屬于半導(dǎo)體器件領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，應(yīng)用于電源管理電路的MOSFET晶體管版圖要求具有抗ESD (electrostatic discharge)的能力。因此為了能夠承受大的工作電流和抵抗高的ESD電壓，傳統(tǒng)的功率 MOSFET都具有相對較大的源⑶和漏⑶尺寸。然而這勢必會導(dǎo)致比較大的版圖面積。而 且需要更大的金屬來做漏極或者源極之間的互連，這又會導(dǎo)致過大的金屬電阻引起的電壓 降。傳統(tǒng)的功率MOS晶體管是由多條多晶硅柵間隔的陳列在襯底上形成的。漏區(qū)和源 區(qū)各自位于襯底上多晶硅柵兩側(cè)的位置上。通過此種方法，需要通過大電流的功率MOS晶 體管器件可以通過多個具有多條多晶硅柵的單元并排在一起而達到。但是這種器件，因為 每個單元垂直方向都存在冗余的柵結(jié)構(gòu)層，以及需要較長的金屬條來分別連接功率MOS晶 體的源極和漏極，導(dǎo)致過大的金屬電阻壓降，所以具有較差的性能。

圖1是具有ESD保護功能的MOS晶體管的現(xiàn)有的對稱實現(xiàn)方式的原理圖說明。該 功率管包含位于襯底之上的漏極(3)區(qū)域，位于襯底之上的柵結(jié)構(gòu)(2)包圍著位于中心的 漏極(3)，以及位于襯底之上的源極(1)分布在柵結(jié)構(gòu)外邊組成。但是因為源(1)漏(3)接 觸孔到柵的距離是由其中較大的(漏端金屬接觸孔到柵的距離)限制，所以會導(dǎo)致較大的 版圖面積。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，在同樣通流能力的和具有ESD保護作用的要求下，具有較小的 版圖實現(xiàn)面積和較小的連接金屬壓降。本發(fā)明提供的MOS晶體管的具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，包含位于襯底之上的漏極(2) 區(qū)域，位于襯底之上的柵結(jié)構(gòu)(1)包圍著位于中心的漏極O)，以及位于襯底之上的源極 (1)分布在柵結(jié)構(gòu)外邊，ESD保護要求漏極(3)的接觸孔到柵結(jié)構(gòu)的最小距離為a，源極(1) 的接觸孔到柵結(jié)構(gòu)的最小距離為b，柵結(jié)構(gòu)的寬度為w，漏極四個接觸孔(最少可以為一個 接觸孔，此時d = 0，我們以四個漏極接觸孔為例)的最小尺寸和最小間距分別為c和d。首
先以代=▲ ^ + + ^ + ‘ = + c + a + w)為半徑，以版圖幾何中心為圓心作圓，
然后在圓上平均分配得八點，A、B、C、D、E、F、G和H，則分別連接A、C、E、G和B、D、F、H形成
一個十六邊Λ角圖形。同樣的方法，以
權(quán)利要求
1.一種功率MOS晶體管，包括一位于襯底之上的漏極區(qū)域，位于襯底之上的柵結(jié)構(gòu)包 圍著漏極區(qū)域，以及位于襯底之上的源極分布在柵結(jié)構(gòu)的四周，其特征在于，柵結(jié)構(gòu)的形狀具體設(shè)計為以K+ + + ‘ = &(l + c + a + w)為半徑，以版圖幾何中心為圓心作圓，其中，漏極的接觸孔到柵結(jié)構(gòu)的距離為a ；源極的接觸孔到柵結(jié)構(gòu)的距離為b ；柵 結(jié)構(gòu)的寬度為w，漏極接觸孔的邊長尺寸和間距分別為c和d，然后在圓上平均分配得8個 點，順時針排列分別為A、B、C、D、E、F、G和H，分別連接A、C、E、G和B、D、F、H形成第一個十六邊八角圖形；然后，再以版圖的幾何中心為圓心，以+ + = + C + 為半徑作圓，與第1個圓相對應(yīng)，在第2個圓上也平均分配得4’』’、(’、0’丄’4’、6’和H’ 8 點，分別連接A’、C’、E’、G’和B，、D，、F，、H，形成第二個十六邊八角圖形；同一中心的上述 兩個十六邊八角圖形的邊相互平行，這兩個十六邊八角圖形的邊與邊之間間隙構(gòu)成一八角 形的彎折帶，該彎折帶即為柵結(jié)構(gòu)的圖形。
2.如權(quán)利要求1所述的功率MOS晶體管，其特征在于，所述柵結(jié)構(gòu)是由柵絕緣層和柵極 組成的層疊結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的功率MOS晶體管，其特征在于，在第一個十六邊八角圖形的八個 頂角外，每間隔一個角上放置一源極接觸孔結(jié)構(gòu)，并使得源極接觸孔到柵結(jié)構(gòu)的最小距離 為b。
4.如權(quán)利要求3所述的功率MOS晶體管，其特征在于，所述源極接觸孔結(jié)構(gòu)包含了體引 出接觸孔，即源區(qū)和體區(qū)具有相同的電勢，采用背靠背規(guī)則。
5.如權(quán)利要求1所述的功率MOS晶體管，其特征在于，所述漏極包含或者不包含硅化阻擋層。
6.一種功率MOS晶體管陣列，包括若干個功率MOS晶體管單元，每個功率MOS 晶體管單元包括源極、漏極和柵結(jié)構(gòu)，其特征在于，柵結(jié)構(gòu)的形狀具體設(shè)計為以R, = 42^ + 42c + 42a + 42w = 42(^ + c + a + w)^^,以版圖幾何中心為圓心作圓，其中，漏極的接觸孔到柵結(jié)構(gòu)的距離為a ；源極的接觸孔到柵結(jié)構(gòu)的距離為b ；柵結(jié)構(gòu)的寬度 為w，漏極接觸孔的邊長尺寸和間距分別為c和d，然后在圓上平均分配得8個點，順時針 排列分別為A、B、C、D、E、F、G和H，分別連接A、C、E、G和B、D、F、H形成第一個十六邊八角圖形；然后，再以版圖的幾何中心為圓心，以+ ^ + = + c + 為半徑作圓，與第1個圓相對應(yīng)，在第2個圓上也平均分配得A’、B’、C’、D’、E’、F’、G’和H’ 8點，分 別連接A’、C’、E’、G’和B’、D’、F’、H’形成第二個十六邊八角圖形；同一中心的上述兩個十六邊八角圖形的邊相互平行，這兩個十六邊八角圖形的邊與邊之間間隙構(gòu)成一八角形的 彎折帶，該彎折帶即為柵結(jié)構(gòu)的圖形。
7.如權(quán)利要求6所述功率MOS晶體管陣列，其特征在于，在第一個十六邊八角圖形的八 個頂角外，每間隔一個角上放置一源極接觸孔結(jié)構(gòu)，并使得源極接觸孔到柵結(jié)構(gòu)的最小距 離為b，且源極接觸孔被周邊MOS晶體管共享。
8.如權(quán)利要求7所述功率MOS晶體管陣列，其特征在于，所述源極接觸孔結(jié)構(gòu)還包含了 體引出接觸孔，即源區(qū)和體區(qū)具有相同的電勢，采用背靠背規(guī)則。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種功率MOS晶體管，屬于半導(dǎo)體器件領(lǐng)域。該功率MOS晶體管包括源極、漏極和柵結(jié)構(gòu)，柵結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計為以版圖幾何中心為圓心作圓，分別制作兩個十六邊八角圖形；這兩個十六邊八角圖形的邊相互平行，邊與邊之間間隙構(gòu)成一八角形的彎折帶，該彎折帶為柵結(jié)構(gòu)的圖形。本發(fā)明在保證漏極接觸孔到柵結(jié)構(gòu)的距離不變的前提下，縮小了源級到柵結(jié)構(gòu)的距離，得到較小的版圖實現(xiàn)面積和較小的源端連接金屬壓降。
文檔編號H01L29/423GK102142462SQ20111004660
公開日2011年8月3日 申請日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者吉利久, 張勇, 張雅聰, 湯耀云, 陳中建, 陳博, 魯文高, 黃澤 申請人:北京大學(xué)