专利名称：金属氧化物半导体场效晶体管布局及结构的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种金属氧化物半导体场效晶体管布局及结构，尤指一种共享源极的金属氧化物半导体场效晶体管布局及结构。
背景技术：
随着电子产品的体积不断小型化，对金属氧化物半导体场效晶体管的要求趋向小尺寸、高操作速度以及高稳定性。在金属氧化物半导体场效晶体管中，导通电流密度 (current densities)与导通电流电阻(turn-on resistance)会影响晶体管的操作速度与稳定性。其中，导通电流密度与栅极的宽度成正比，而与栅极的长度成反比。因此，已知一种提升晶体管的导通电流密度的方法为增加栅极的有效宽度(effective width) 0而当金属氧化物半导体场效晶体管应用在电源管理应用的电路上时，另外需要具备静电放电 (Electrostatic Discharge, ESD)的静电防护能力，其必须设计很大的漏极和源极以便承受过大的电流及静电破坏。但是这会例如造成金属氧化物半导体晶体管布局的集成度不佳。又、过大的漏极和源极金属连接线也会造成过大的电压降及过大的布局面积。图1为已知的一种功率金属氧化物半导体场效晶体管的布局示意图。参照图1，对于单一个金属氧化物半导体场效晶体管来看，栅极区域12环绕漏极区域10，而源极区域14 则大致分布于栅极区域12的四周，而基极(Body)区域16则又环绕源极区域14之外。如此，透过增加栅极的有效宽度，提升了导通电流密度。由图1可知，基极区域16位于两相邻功率金属氧化物半导体场效晶体管的源极区域14之间，因此，两相邻功率金属氧化物半导体场效晶体管是共享此基极区域16。然而漏极区域10因为要承受静电放电所产生的高电压，故漏极区域10的宽度较源极区域14大。因此功率金属氧化物半导体场效晶体管所需使用的布局面积较大，金属氧化物半导体晶体管布局的集成度仍不佳。如何在维持静电放电的承受能力同时，能达到较小布局面积以提升属氧化物半导体晶体管布局的集成度，已成为此领域所关注的议题。
发明内容
鉴于先前技术中的金属氧化物半导体晶体管布局的集成度仍不佳，本发明的目的在于提供一种金属氧化物半导体场效晶体管布局及结构，透过共享源极的方式进一步提升金属氧化物半导体晶体管布局的集成度。据此，本发明提供了一种金属氧化物半导体场效晶体管布局，包含一漏极区、一栅极区、一源极区及一基极区。栅极区位于漏极区的外侧并邻接漏极区。源极区具多个源极区块，位于栅极区的外侧并邻接栅极区，源极区块之中任两相邻的源极区块之间有一源极空白区域。基极区具有至少两基极部，分别位于源极空白区域，并邻接栅极区。本发明另外提供了一种金属氧化物半导体场效晶体管结构，包含一第一金属氧化物半导体场效晶体管及一第二金属氧化物半导体场效晶体管。第一金属氧化物半导体场效晶体管布局，包含一第一漏极区、一第一栅极区、一第一源极区及一第一基极区。第一栅极位于第一漏极的外侧并邻接第一漏极。第一源极位于第一栅极的外侧并邻接第一栅极。第一基极具有至少两第一基极部，位于第一栅极的外侧并邻接第一源极。第二金属氧化物半导体场效晶体管布局，包含一第二漏极区、一第二栅极区、一第二源极区及一第二基极区。 第二栅极位于第二漏极的外侧并邻接第二漏极。第二源极位于第二栅极的外侧并邻接第二栅极。第二基极具有至少两第二基极部，位于第二栅极的外侧并邻接第二源极。其中，第一源极的部分区域与第二源极的部分区域共享。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发明的申请专利范围。而有关本发明的其它目的与优点，将在后续的说明与附图加以阐述。
图1为已知的一种功率金属氧化物半导体场效晶体管的布局示意图；图2为根据本发明的一第一较佳实施例的金属氧化物半导体场效晶体管的布局示意图；图3为图2中沿I-I剖面线的单一个金属氧化物半导体场效晶体管的剖面结构示意图；图4为图2中沿II-II剖面线的单一个金属氧化物半导体场效晶体管的剖面结构示意图；图5为根据本发明的一第二较佳实施例的金属氧化物半导体场效晶体管的布局示意图；图6为根据本发明的一第三较佳实施例的金属氧化物半导体场效晶体管的布局示意图；图7为根据本发明的一第四较佳实施例的金属氧化物半导体场效晶体管的布局示意图；图8为根据本发明的一第五较佳实施例的金属氧化物半导体场效晶体管的布局示意图；图9为根据本发明的一第六较佳实施例的金属氧化物半导体场效晶体管的布局示意图。主要组件符号说明先前技术漏极区域10栅极区域12源极区域14基极区域16本发明漏极20深N型井21栅极22磊晶层23
源极24P型掺杂区25基极26绝缘层27场氧化层观栅极窗区四源极空白区域30剖面线1-1、II-II
具体实施例方式请参见图2，为根据本发明的一第一较佳实施例的金属氧化物半导体场效晶体管的布局示意图。图3为图2中沿I-I剖面线的单一个金属氧化物半导体场效晶体管的剖面结构示意图；图4为图2中沿II-II剖面线的单一个金属氧化物半导体场效晶体管的剖面结构示意图。在本实施例中，以4x4阵列的配置方式来说明。参阅图2以及配合参阅图 3及图4，磊晶层23之上形成一深N型井21，并于深N型井21之上形成金属氧化物半导体场效晶体管，金属氧化物半导体场效晶体管包含一漏极20、一栅极22、一源极M以及一基极26。栅极22位于漏极20的外侧并邻接漏极20，而栅极22与漏极20之间相隔场氧化层 (FOX, Field Oxide) 28. P型掺杂区25形成于N型井21内，部分与栅极22相隔一绝缘层 27，另一部份则进行N型掺杂以形成源极对。这些源极M是位于栅极22的外侧并邻接栅极22。单一金属氧化物半导体场效晶体管中的源极M具有多个源极区块，所谓源极区块为一结构上为连续的源极层结构。这些源极区块之中任两相邻的源极区块之间有一源极空白区域30。基极沈位于源极空白区域30之内并邻接栅极22，详细来说，单一金属氧化物半导体场效晶体管中的基极26具有至少两基极部，并分别落在源极区块之间的源极空白区域30内，所谓基极部是指空间上落于源极空白区域30内作为基极的结构，可以包含单一或多个漏极区块。上述说明并非指每个源极空白区域30内均有基极部的存在，然原则上每个漏极区块至少邻接一基极部，使基极沈的每个基极部均可与源极M的源极区块连接而等电位。本实施例中，漏极20为一四边形并具有四个转角。由于布局设计的关系，位于周边的金属氧化物半导体场效晶体管与非周边的金属氧化物半导体场效晶体管的布局上会有不同。以下均以非周边的金属氧化物半导体场效晶体管的布局来说明。每一个金属氧化物半导体场效晶体管的基极26有两个基极部且方位上对应漏极20四个转角中其中两个斜对的转角。每一金属氧化物半导体场效晶体管的栅极22则于对应漏极20四个转角中另外两个斜对的转角上有一延伸区，以连接邻接金属氧化物半导体场效晶体管的栅极22。而每一个金属氧化物半导体场效晶体管的源极M具有四个源极区块，分别对应漏极20的四个边。在布局结构上来看，每两个邻接金属氧化物半导体场效晶体管，共享邻接边上的源极M 及基极26。换句话说，每一个金属氧化物半导体场效晶体管于四个边上均邻接金属氧化物半导体场效晶体管，以分别共享源极M的四个源极区块。另外，基极沈的每一个基极部邻接四个源极区块，也就是说这些源极驱动对应的金属氧化物半导体场效晶体管共享此基极部。而每一个源极驱动对应连接一个基极部。
本发明即透过源极及基极的共享，可较已知的金属氧化物半导体场效晶体管减少单一金属氧化物半导体场效晶体管的面积以提升集成度。另外，在上述实施例中，源极空白区域30的位置为对应漏极20的转角，然实际上源极空白区域30也可对应形成在漏极20的边上。而上述实施例的剖面图是以互补式金属氧化物半导体(CMOS)制程为例，实际上也可应用高压CMOS(HV-CMOS)、双载子 CM0S-DM0S(BCD，Bipolar-CMOS-DMOS)、绝缘硅(SOI)或其它的制程来形成本发明的金属氧化物半导体场效晶体管。以下以其它实施例来说明本发明的金属氧化物半导体场效晶体管的结构及布局的可能变形接着请参见图5，为根据本发明的一第二较佳实施例的金属氧化物半导体场效晶体管的布局示意图。与图2所示的金属氧化物半导体场效晶体管相较，其主要差异点在于栅极22对应基极沈的基极部的部分形成栅极窗区四，在此实施例的栅极窗区四为一缺口，使栅极22的边缘与对应基极沈的基极部的边缘维持一致的距离。也因此，本图所示的基极26的基极部相较于图2所示的基极部有比较大的面积。请参见图6，为根据本发明的一第三较佳实施例的金属氧化物半导体场效晶体管的布局示意图。与图2所示的金属氧化物半导体场效晶体管相较，其主要差异点在于图2所示源极M的源极区块在本图中有部分相互连接，而使基极26的基极部被源极M所圈围。 因此，基极沈并未邻接栅极22而仅邻接源极M。而对应这些位置的栅极22也被切除以形成栅极窗区四。请参见图7，为根据本发明的一第四较佳实施例的金属氧化物半导体场效晶体管的布局示意图。与图2所示的金属氧化物半导体场效晶体管相较，其主要差异点在于栅极 22对应基极沈的基极部的部分形成栅极窗区四，在此实施例的栅极窗区四为一切割线。 即，每一个金属氧化物半导体场效晶体管的栅极具有两个栅极窗区四，使栅极22未完全围住漏极20 ；而在图2所示的金属氧化物半导体场效晶体管，其栅极22则完全围住漏极20。请参见图8，为根据本发明的一第五较佳实施例的金属氧化物半导体场效晶体管的布局示意图。与图7所示的金属氧化物半导体场效晶体管相较，其主要差异点在于栅极窗区四并未位于漏极20的转角上，即未对应基极沈的基极部，而是位于在漏极20的边的对应位置上。除了四边形外，本发明的金属氧化物半导体场效晶体管的主要形状可以为六边形或其它多边形、圆形等。请参见图9，为根据本发明的一第六较佳实施例的金属氧化物半导体场效晶体管的布局示意图，在本实施例的漏极20的形状为六边形，具有六个转角。栅极 22在漏极20的外侧并邻接漏极20，且栅极22在对应六个转角中的三个转角的位置上有延伸区，用以连接邻接金属氧化物半导体场效晶体管的栅极22。基极沈有三个基极部，位于漏极20的六个转角中的其它三个转角的位置上。金属氧化物半导体场效晶体管的源极M 在栅极22的外侧，并邻接栅极22，且每一个金属氧化物半导体场效晶体管的源极M具有六个源极区块对应漏极20的六个边，并与邻接的六个金属氧化物半导体场效晶体管共享源极区块作为源极。基极沈的每个基极部则与三个源极区块相邻以达到同时共享基极的效果。
如上所述，本发明完全符合专利三要件新颖性、进步性和产业上的利用性。本发明在上文中已以较佳实施例揭露，然熟悉本项技术者应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，举凡与该实施例等效的变化与置换， 均应设为涵盖于本发明的范畴内。因此，本发明的保护范围当以权利要求书所界定的范围为准。
权利要求
1.一种金属氧化物半导体场效晶体管布局，其特征在于，包含 一漏极区；一栅极区，位于该漏极区的外侧并邻接该漏极区；一源极区，具多个源极区块，位于该栅极区的外侧并邻接该栅极区，该些源极区块之中任两相邻的源极区块之间有一源极空白区域；以及一基极区，具有至少两基极部，分别位于该些源极空白区域，并邻接该栅极区。
2.根据权利要求1所述的金属氧化物半导体场效晶体管布局，其特征在于，每一该基极部对应邻接四个源极区块。
3.根据权利要求1或2所述的金属氧化物半导体场效晶体管布局，其特征在于，每一该源极区块对应邻接一个基极部。
4.根据权利要求1所述的金属氧化物半导体场效晶体管布局，其特征在于，每一该基极部对应邻接三个源极区块。
5.根据权利要求1所述的金属氧化物半导体场效晶体管布局，其特征在于，该栅极区具有两栅极窗区，使该栅极区未完全围住该漏极区。
6.根据权利要求5所述的金属氧化物半导体场效晶体管布局，其特征在于，该基极区的该两基极部分别对应该两栅极窗区。
7.一种金属氧化物半导体场效晶体管结构，其特征在于，包含 一第一金属氧化物半导体场效晶体管，包含一第一漏极；一第一栅极，位于该第一漏极的外侧并邻接该第一漏极；一第一源极，位于该第一栅极的外侧并邻接该第一栅极；以及一第一基极，具有至少两第一基极部，位于该第一栅极的外侧并邻接该第一源极；以及一第二金属氧化物半导体场效晶体管，包含一第二漏极；一第二栅极，位于该第二漏极的外侧并邻接该第二漏极；一第二源极，位于该第二栅极的外侧并邻接该第二栅极；以及一第二基极，具有至少两第二基极部，位于该第二栅极的外侧并邻接该第二源极；其中，该第一源极的部分区域与该第二源极的部分区域共享。
8.根据权利要求7所述的金属氧化物半导体场效晶体管结构，其特征在于，该第一源极具有多个第一源极区块且每一该第一源极区块邻接该些第一基极部的至少其中之一，该第二源极具有多个第二源极区块且每一该第二源极区块邻接该些第二基极部的至少其中之一。
9.根据权利要求7所述的金属氧化物半导体场效晶体管结构，其特征在于，该第一基极邻接该第一栅极，且该第二基极邻接该第二栅极。
10.根据权利要求7 9任一权利要求所述的金属氧化物半导体场效晶体管结构，其特征在于，该第一基极的至少一第一基极部与该第二基极的至少一第二基极部共享。
11.根据权利要求8所述的金属氧化物半导体场效晶体管结构，其特征在于，该第一漏极为四边形，每一边对应一个第一源极区块。
12.根据权利要求11所述的金属氧化物半导体场效晶体管结构，其特征在于，该第一漏极具有四个转角，且该第一基极的该两第一基极部分别对应该四个转角中的两个转角。
13.根据权利要求11所述的金属氧化物半导体场效晶体管结构，其特征在于，该第一栅极具有两延伸区，该两延伸区对应该四个转角中的另两个转角，该两延伸区的其中之一用以连接该第二栅极。
14.根据权利要求8所述的金属氧化物半导体场效晶体管结构，其特征在于，该第一漏极为六边形，每一边对应一第一源极区块。
全文摘要
本发明提供了一种金属氧化物半导体场效晶体管布局及结构，其中金属氧化物半导体场效晶体管布局包含一漏极区、一栅极区、一源极区及一基极区。栅极区位于漏极区的外侧并邻接漏极区。源极区具多个源极区块，位于栅极区的外侧并邻接栅极区，源极区块之中任两相邻的源极区块之间有一源极空白区域。基极区具有至少两基极部，分别位于源极空白区域，并邻接栅极区。
文档编号H01L29/06GK102403310SQ20101028151
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月13日 优先权日2010年9月13日
发明者余仲哲, 彭国伟, 李立民 申请人:登丰微电子股份有限公司