专利名称：采用降低表面电场技术的横向功率mosfet器件结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种功率MOSFET器件，具体涉及一种采用降低表面电场技术的横向功率MOSFET器件结构。
背景技术：
现有的耐压大于200V的采用Single Resurfe (单层降低表面电场)技术的横向功率MOSFET器件结构如图I所示，包括P型衬底，P型衬底上形成有N阱漂移区、源区、漏区， N阱漂移区上形成有场氧区；源区通过接触孔连接源极，漏区通过接触孔连接漏极；场氧区上设置有栅多晶场板；也可在N阱漂移区的表面或中间通过增加P型层构成Double Resurfe (双层降低表面电场)结构，以降低器件的导通电阻。这种结构的横向功率MOSFET器件，其源漏金属电极除了能够起到连接源漏电位的作用外，还可作为源漏金属场板以均匀器件的表面电场，提高器件的击穿电压。同理，栅多晶在有源区部分起控制MOSFET开关特性的作用，而在场氧区部分同样作为多晶场板，起均匀器件表面电场，提高器件击穿电压的作用。此类横行功率MOSFET的版图设计一般采用如图3所示的叉指状结构，图I、图2是图3中沿虚线A的截面图。源漏极采用叉指结构，指尖状的源漏交替排列；栅极金属在器件一端通过接触孔与栅多晶相连。为了提高器件的效率，降低由源漏端头引入的无源面积，版图设计中希望在电路排布允许的范围内，指尖结构长度L尽量大。一般指尖结构长度L在几百至几千微米之间，此类器件总的栅多晶电阻、栅源电容、栅漏电容都较大。当器件作为开关使用时，如此大的栅源、栅漏电容必将通过栅电阻进行充放电，从而对器件开关特性引入较大的RC (远程控制)延迟。如图3所示，栅极金属只在器件一端与栅多晶相连，由于较大栅多晶电阻的存在，栅极电位在栅多晶沿着指尖方向分布不均匀，导致器件开关不均匀，从而减小器件的安全工作区(SOA)，带来较差的器件特性。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种采用降低表面电场技术的横向功率MOSFET器件结构，它可以改善由于栅多晶电阻带来的栅极电压不均匀，器件开关不均匀，器件表面电场不均匀等问题。为解决上述技术问题，本实用新型采用降低表面电场技术的横向功率MOSFET器件结构的技术解决方案为包括P型衬底，P型衬底上形成有N阱漂移区、源区、漏区，N阱漂移区上形成有场氧区；源区通过接触孔连接源极，漏区通过接触孔连接漏极；场氧区上设置有栅多晶场板；所述源、漏极为叉指结构，指尖状的源极和漏极交替排列；第一栅极金属在器件一端通过接触孔与栅多晶相连；其特征在于沿所述源极的指尖结构长度方向设置有第二栅极金属，所述第二栅极金属与所述栅多晶平行，所述第二栅极金属通过多个栅金属接触孔与栅多晶相连。所述第二栅极金属与漏极金属之间沿所述源极的指尖结构长度方向设置有栅金属场板。所述连接第二栅极金属与栅多晶的多个栅金属接触孔沿指尖结构长度方向分布，相邻的两个栅金属接触孔之间的距离不小于lOOum。本实用新型可以达到的技术效果是本实用新型通过改善叉指状横向功率MOSFET的栅极，能够改善器件沿指尖方向的开关均匀性，增加指尖的结构长度，增加允许最大电流，改善器件的安全工作区(SOA)。本实用新型通过增加第二栅极金属，能够均匀栅多晶电位，降低栅多晶电阻，从而使横向功率MOSFET器件具有大的安全工作区，大电流能力及适中的栅极开关速度。本实用新型通过增加栅极金属场板，能够均匀器件表面电场，提高器件击穿特性。本实用新型通过引入沿指尖结构长度方向与栅多晶平行的两圈栅金属电极，并选取适当的位置通过金属接触孔进行栅金属电极与栅多晶的连接，使横向功率MOSFET具有大的安全工作区，大电流能力，适中的栅极开关速度和均匀的表面电场。以下结合附图
和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明图I是现有技术采用单层降低表面电场技术的横向功率MOSFET器件结构的示意图；图2是现有技术采用双层降低表面电场技术的横向功率MOSFET器件结构的示意图；图3是现有技术叉指状横向功率MOSFET的版图结构示意图；图4是本实用新型采用降低表面电场技术的横向功率MOSFET器件结构的示意图。
具体实施方式
如图4所示，本实用新型采用降低表面电场技术的横向功率MOSFET器件结构，包括P型衬底，P型衬底上形成有N阱漂移区、源区、漏区，N阱漂移区上形成有场氧区；源区通过接触孔连接源极，漏区通过接触孔连接漏极；场氧区上设置有栅多晶场板；所述源、漏极为叉指结构，指尖状的源极和漏极交替排列；第一栅极金属在器件一端通过接触孔与栅多晶相连；沿源极的长度方向(即指尖结构长度L方向)设置有第二栅极金属，第二栅极金属与栅多晶平行，第二栅极金属通过多个栅金属接触孔与栅多晶相连，以降低多晶电阻的影响；连接第二栅极金属与栅多晶的多个栅金属接触孔沿指尖结构长度方向分布，相邻的两个栅金属接触孔之间的距离不小于IOOum ;其中的两个栅金属接触孔位于指尖状源极的前端和末端；第二栅极金属与漏极金属之间沿所述源极的指尖结构长度方向设置有一圈栅金属场板；栅金属场板用于均匀器件表面电场，提高器件击穿电压。[0026]本实用新型的栅信号由第一栅极金属和第二栅极金属通过栅金属接触孔提供给栅多晶；其中栅金属接触孔连接处的栅电阻R最小，两个栅金属接触孔的中间位置是栅电阻最大的地方。当第二栅极金属与栅多晶连接的栅金属接触孔打满指尖结构长度方向时，栅多晶电阻的影响降到最小，器件RC延迟最小，但如果器件版图尺寸不变，打满指尖结构长度方向的栅金属接触孔使得指尖结构宽度W减小。随着 源极金属宽度的减小，考虑电迁移等因素，源极最大允许电流能力也随之降低。因此，本实用新型采用只在适当位置设置栅金属接触孔的方式，即解决了栅多晶均匀开启的问题，又避免了由于源极金属宽度减小造成的电流能力下降的问题。随着栅金属接触孔数量的增加，栅极总电阻R有效减小；由于R减小，器件能够均匀开启或关断，器件RC延迟减小；由于沿指尖结构长度方向只有在栅金属接触孔连接处对应的源极金属宽度W会变小，其余地方的源极金属宽度W没有变化，因此器件最大允许电流能力不会有明显下降。本实用新型综合考虑器件均匀开启能力和大电流能力，至少每IOOum增加一处栅金属接触孔进行连接。本实用新型的第二栅极金属除了提供栅电位外，同时起金属场板的作用，用于均匀器件表面电场，提高器件击穿电压。
权利要求1.一种采用降低表面电场技术的横向功率MOSFET器件结构，包括P型衬底，P型衬底上形成有N阱漂移区、源区、漏区，N阱漂移区上形成有场氧区；源区通过接触孔连接源极，漏区通过接触孔连接漏极；场氧区上设置有栅多晶场板；所述源、漏极为叉指结构，指尖状的源极和漏极交替排列；第一栅极金属在器件一端通过接触孔与栅多晶相连；其特征在于沿所述源极的指尖结构长度方向设置有第二栅极金属，所述第二栅极金属与所述栅多晶平行，所述第二栅极金属通过多个栅金属接触孔与栅多晶相连。
2.根据权利要求I所述的采用降低表面电场技术的横向功率MOSFET器件结构，其特征在于所述第二栅极金属与漏极金属之间沿所述源极的指尖结构长度方向设置有栅金属场板。
3.根据权利要求I或2所述的采用降低表面电场技术的横向功率MOSFET器件结构，其特征在于所述连接第二栅极金属与栅多晶的多个栅金属接触孔沿指尖结构长度方向分布，相邻的两个栅金属接触孔之间的距离不小于lOOum。
专利摘要本实用新型公开了一种采用降低表面电场技术的横向功率MOSFET器件结构，包括P型衬底，P型衬底上形成有N阱漂移区、源区、漏区，N阱漂移区上形成有场氧区；源区通过接触孔连接源极，漏区通过接触孔连接漏极；场氧区上设置有栅多晶场板；所述源、漏极为叉指结构，指尖状的源极和漏极交替排列；第一栅极金属在器件一端通过接触孔与栅多晶相连；沿所述源极的指尖结构长度方向设置有第二栅极金属，第二栅极金属与所述栅多晶平行，所述第二栅极金属通过多个栅金属接触孔与栅多晶相连。本实用新型通过改善叉指状横向功率MOSFET的栅极，能够改善器件沿指尖方向的开关均匀性，增加指尖的结构长度，增加允许最大电流，改善器件的安全工作区。
文档编号H01L29/78GK202373585SQ20112053814
公开日2012年8月8日 申请日期2011年12月20日 优先权日2011年12月20日
发明者武洁 申请人:上海华虹Nec电子有限公司