功率芯片及其晶体管结构的制作方法

本实用新型涉及一种功率芯片及其晶体管结构，尤其涉及一种可提高功率芯片中的信道宽度与布局面积的比值的晶体管结构。

背景技术：

在功率芯片中，基于所设置的功率晶体管常需要承受较高的电压，在布局中，需要利用较大的面积来进行布局。因此，在功率芯片中，单位布局面积中可形成的晶体管信道的大小经常受到限制。也因此，如何提高功率芯片中单位布局面积中可形成的晶体管信道的尺寸，成为本领域的重要技术问题。

技术实现要素：

本实用新型提供一种功率芯片以及晶体管结构，可提升功率芯片中的晶体管的信道宽度与布局面积的比值。

本实用新型的晶体管结构包括半导体基底、多个栅极结构、多个第一掺杂区以及第二掺杂区。栅极结构配置在半导体基底上。第一掺杂区分别形成在栅极结构分别围绕的多个第一区域中。第二掺杂区形成在栅极结构间的第二区域中。其中，各栅极结构呈八角形的封闭式环状排列。

在本实用新型的一实施例中，上述的栅极结构包括第一栅极结构、第二栅极结构、第三栅极结构以及第四栅极结构。晶体管结构还包括第一桥接结构以及第二桥接结构。第一桥接结构形成在第一栅极结构以及第二栅极结构间，并用以连接第一栅极结构以及第二栅极结构。第二桥接结构形成在第三栅极结构以及第四栅极结构间，并用以连接第三栅极结构以及第四栅极结构。

在本实用新型创作的一实施例中，上述的第一桥接结构、第二桥接结构与栅极结构的材质相同。

在本实用新型的一实施例中，上述的第一掺杂区与第二掺杂区具有相同的导电型。

在实用本新型的一实施例中，晶体管结构还包括第三掺杂区。第三掺杂区形成在栅极结构间的第二区域中，第三掺杂区与第二掺杂区相邻，并与第二掺杂区具有相反的导电型。

在本实用新型的一实施例中，上述的第二掺杂区以及第三掺杂区设置在井区中，第一掺杂区设置在井区外，第一掺杂区与井区间形成一漂移区。

在实用本新型的一实施例中，晶体管结构还包括多个第一连接件以及第二连接件。第一连接件分别设置在第一掺杂区上，并分别与第一掺杂区电性连接。第二连接件设置在第二掺杂区上，并与第二掺杂区电性连接。

在本实用新型的一实施例中，上述的第二连接件包括多个子连接件。子连接件分别配置在第二掺杂区上，并对称于中心位置。

在本实用新型创作的一实施例中，上述的第二连接件呈一矩形或一十字形。

本实用新型创作的功率芯片包括如上所述的晶体管结构以及核心电路。核心电路耦接晶体管结构。

基于上述，本实用新型提供通过八角形的封闭式环状排列的栅极结构以形成的晶体管结构，并藉以使晶体管结构的信道宽度与布局面积的比值可以提升，提高晶体管的工作效率。

为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1示出本实用新型一实施例的晶体管结构的示意图。

图2示出本实用新型实施例的晶体管结构的局部剖面示意图。

图3示出本实用新型另一实施例的晶体管结构的示意图。

图4示出本实用新型再一实施例的晶体管结构的示意图。

图5示出本实用新型一实施例的功率芯片的示意图。

附图标记说明

100、200、300、400、510：晶体管结构；

SUB、260：半导体基底；

111-114、311-314、411-414：栅极结构；

R11-R14、R20：区域；

230、DP1：第一掺杂区；

220、DP2：第二掺杂区；

240、470、DP3：第三掺杂区；

121、122、321、322、421、422：桥接结构；

131-134、141、331-334、341、431-434：连接件；

4411-4415：子连接件；

D1、D2、D3：信道宽度；

A1：矩形区域；

SB、GT、DN、BK、SCE：电极；

250：井区；

CHN：信道；

DFT：漂移区；

500：功率芯片；

520：核心电路；

210：栅极结构。

具体实施方式

请参照图1，图1示出本实用新型一实施例的晶体管结构的示意图。晶体管结构100可设置在集成电路中，本实用新型实施例的晶体管结构100可以是互补型金氧半导体场效晶体管。晶体管结构100包括半导体基底SUB、栅极结构111-114、分别设置在区域R11-R14中的多个第一掺杂区DP1、设置在区域R20中的第二掺杂区DP2以及第三掺杂区DP3。其中，区域R11-R14 分别为栅极结构111-114所环绕，区域R20则在栅极结构111-114间。

在另一方面，晶体管结构100还包括桥接结构121以及122以及连接件 131-134及141。其中，桥接结构121设置在栅极结构111以及113相邻的侧边间。桥接结构121的两端并分别连接到栅极结构111以及113，并使栅极结构111以及113相互耦接。桥接结构122则设置在栅极结构112以及114 相邻的侧边间，且桥接结构122的两端则分别连接到栅极结构112以及114，并使栅极结构112以及114相互耦接。

连接件131-134分别配置在区域R11-R14中，并分别与区域R11-R14中的第一掺杂区DP1电性连接。其中，第一掺杂区DP1可作为晶体管结构100 的漏极。连接件141则设置在区域R20中，并可与区域R20的第二掺杂区 DP2电性连接，其中，第二掺杂区DP2可作为晶体管结构100的源极。在另一方面，在本实用新型实施例中，连接件141也可同时电性连接第二掺杂区 DP2以及第三掺杂区DP3，其中，第三掺杂区DP3可以为晶体管结构100的基底电极。

重点在于，本实用新型的各栅极结构111-114以八角形的封闭式环状排列进行配置。在本实施例中，各栅极结构111-114的形状及尺寸都是相同的。并且，以连接件131-134为端点所形成的矩形区域A1中，晶体管结构100所具有的信道宽度等于(D1+D2+D3)×4。假设矩形区域A1为正方形且其边长等于DA，晶体管结构100的信道宽度与布局面积的比值等于(D1+D2+D3) ×4/(DA×DA)。

在此举一实际的范例来说明，其中，矩形区域A1的边长DA可等于 3.34μm，其中的布局面积等于3.34×3.34μm²＝11.15μm²，而信道宽度等于 (0.39+0.834+0.233)×4＝5.828μm。晶体管结构100的信道宽度与布局面积的比值等于5.828/11.15＝0.522。

附带一提的，在本实施例中，各栅极结构111-114可包括多晶硅(poly) 栅极层，而桥接结构121、122与栅极结构111-114具有相同的材质。并且，本实施例中的第一掺杂区DP1以及第二掺杂区DP2的导电型可以是相同的，而第二掺杂区DP2以及第三掺杂区DP3的导电型则可以是相反的。

另外，在晶体管结构100中，所具有的栅极结构的数量并没有限定为四个。晶体管结构100可依据图1示出的架构沿不同的方向延伸以增加栅极结构的数量。图1的示出仅是范例，不用以限定本实用新型。

请参照图2，图2示出本实用新型实施例的晶体管结构的局部剖面示意图。晶体管结构200包括半导体基底260、第一掺杂区230、第二掺杂区220、第三掺杂区240、井区250以及栅极结构210。其中，半导体基底260可连接电极SB。栅极结构210连接栅极电极GT。井区250形成在半导体基底260 中，且第二掺杂区220、第三掺杂区240相邻的配置在井区250中。井区250 可作为晶体管结构200的基底。第二掺杂区220、第三掺杂区240分别连接源极电极SCE以及基底电极BK。另外，第一掺杂区230形成在井区250外的半导体基底260中，并连接漏极电极DN。

栅极结构210覆盖部分的第二掺杂区220、部分的井区250以及部分的半导体基底260。其中，被栅极结构210覆盖的井区250(在第二掺杂区220 以及半导体基底260间)可形成信道CHN。而在井区250以及第一掺杂区230 间则可形成漂移(drift)区DFT。

附带一提的，第一掺杂区230以及第二掺杂区220可以有相同的导电型 (例如N+)，第三掺杂区240的导电型(例如P+)则与第二掺杂区220相反。

在本实施例中，栅极结构210可如图1示出的呈八角形的封闭式环状排列，并围绕第一掺杂区230。基于图2仅示出部分剖面示意图，因此并没有关于栅极结构210围绕第一掺杂区230的相关示出，但配合图1、2的示出，本领域技术人员仍可得知本实用新型的晶体管结构的配置方式。

请参照图3，图3示出本实用新型另一实施例的晶体管结构的示意图。晶体管结构300包括栅极结构311-314、桥接结构321、322、连接件331-334 及341。其中，桥接结构321连接栅极结构311、313，桥接结构322连接栅极结构312、314。连接件331-334与区域R11-R14中的第一掺杂区电性连接，而连接件341则与区域R20中的第二掺杂区电性连接，并部分或完全覆盖第三掺杂区DP3。

值得一提的，本实施例中的连接件341形成十字形的方式配置在区域R20 中。通过十字形的配置方式，可以增大连接件341与第二掺杂区间的连接面积，降低连接面的电阻值。

以下另请参照图4，图4示出本实用新型再一实施例的晶体管结构的示意图。晶体管结构400包括栅极结构411-414、桥接结构421、422、连接件 431-434以及子连接件4411-4415。其中，桥接结构421连接栅极结构411、 413，桥接结构422连接栅极结构412、414。连接件431-434与区域R11-R14 中的第一掺杂区电性连接，而子连接件4411-4415则与区域R20中的第二掺杂区电性连接。

值得一提的，本实施例中透过多个子连接件4411-4415与区域R20中的第二掺杂区以及第三掺杂区470电性连接。其中，子连接件4411-4414分别配置区域R20中的第二掺杂区上，并对称于中心位置配置在区域R20中。在本实施例中，中心位置可以为第三掺杂区470的布局位置，而子连接件4415 可布局在第三掺杂区470上并与第三掺杂区470电性连接。通过对称于中心位置进行布局的子连接件4411-4414，可以使子连接件4411-4414与第二掺杂区的接触面平均分布，提升源极电流的流通效率。

请参照图5，图5示出本实用新型一实施例的功率芯片的示意图。在图5 中，功率芯片500包括晶体管结构510以及核心电路520。晶体管结构510 与核心电路520相互耦接。其中，晶体管结构510可应用图1、3、4的实施例来进行设置。核心电路520则可以是任意的数字、模拟或混合信号(mixed mode)电路。核心电路520用以与晶体管结构510间进行电气信号的传收动作。

综上所述，本实用新型通过特定的栅极结构的方式来进行晶体管结构的布局。有效使有限的布局面积中，晶体管的信道宽度可以相对的被增大，提升信道宽度与布局面积间的比值，提高晶体管的工作效能。

虽然本实用新型已以实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本实用新型的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。