[发明专利]一种横向功率器件版图结构

说明书

技术领域

本发明属于半导体功率器件技术领域，涉及横向高压功率半导体器件的版图结构。

背景技术

在集成电路设计中，器件的版图结构时常成为决定集成电路性能好坏的关键。布局紧凑、 合理的版图能够增加集成电路的稳定性，防止芯片失效。而差的版图结构不仅会引起芯片面 积的巨大浪费，而且将使集成电路发生闩锁效应，器件产生局部热点等，致使芯片寿命短， 成品率低。

横向功率器件以其宽电压应用范围，便于集成的优势广泛用于功率集成电路(Power IC， PIC)中，对于横向功率器件的版图常采用叉指结构。图1给出了传统横向功率器件版图结 构示意图，其中1为源电极，2为栅电极，3为轻掺杂漂移区，4为漏电极。从图上可以看出， 其由一系列相互交叉的源电极和漏电极叉指条构成，目前，叉指型版图结构是用于横向功率 器件的常用版图结构。图2给出了叉指型版图的一种具体连接，其中1为源电极，3为轻掺 杂漂移区，4为漏电极，栅电极在图中并未标出。

叉指型式的版图结构虽然具有广泛的应用，但还是有些不足。首先，叉指型版图的多晶 硅栅电极较长，器件在导通和关断时会出现不同区域导通和关断不均匀的现象，导致器件开 启和关断的局部不统一，为器件工作的稳定性带来了隐患。其次，这种版图形式单一，硅片 面积使用率上有着一定的不足。最后，漏电极4一般所加电压较高，会在器件边缘终端处引 起曲率效应，电场聚集，器件易于击穿，对于曲率部分的考虑引起器件设计复杂度增加，芯 片成本增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有叉指型版图结构的开启和关断的局部不统一、 面积使用率不足，曲率终端部分设计复杂等问题，提供一种横向功率器件版图结构，具有布 局紧凑，无需额外的曲率终端设计，比导通电阻低、寄生电容小、开关速度快和电流能力强 等优点，可应用于LDMOS、LIGBT等横向功率器件版图结构中。

本发明技术方案是：

一种横向功率器件版图结构，如图3～11所示，包括源电极1、栅电极2、轻掺杂漂移区 3和漏电极4；所述横向功率器件在横向截面上形成元胞化排列结构。每个元胞具有相同的结 构，由内向外依次是漏电极4、轻掺杂漂移区3、栅电极2和源电极1，且漏电极4被轻掺杂 漂移区3所包围，轻掺杂漂移区3被栅电极2所包围，栅电极2被源电极1所包围。每个元 胞的源电极(1)、栅电极(2)、轻掺杂漂移区(3)和漏电极(4)以及整个元胞的横截面形 状相同，为圆形或正n边形，其中n≥3。

上述技术方案中，相邻两个元胞共用源电极，每个元胞拥有自己独立的栅电极、漂移区、 漏电极。

本发明提供的横向功率器件版图结构中，可在每个元胞的轻掺杂漂移区3与漏电极4之 间加入缓冲层5，如图5、图8、图11所示。

为了使本发明技术更加清楚明白，现在以正方形元胞排列对本发明进行详细阐述。

在所述正方形的横向功率器件元胞中，漏电极处于元胞中央，所述漏电极为正方形，其 完全被漂移区包围，所述漂移区位于栅电极与漏电极间，源电极包围栅电极。所述结构为封 闭正方形结构，从外到里依次为源电极、栅电极、漂移区、漏电极。其中漏电极在内，最外 层源电极包围了上述所有区域。

在所述正方形的横向功率器件版图结构中，其横向功率器件由多个正方形元胞排列而成， 相邻两个正方形元胞共用源电极，每个正方形元胞拥有自己独立的栅电极、漂移区、漏电极， 其与相邻四个正方形元胞共用源电极，其栅电极位于源电极旁，可给器件提供更大的宽长比， 器件导通时，增加电流密度，减小横向功率器件的比导通电阻。其漏电极位于最中央，被轻 掺杂漂移区包围。所述横向功率器件版图结构拥有小的栅漏寄生电容，所述电容为密勒电容， 因此本发明所提供的横向功率器件版图结构拥有小的密勒电容，使得器件频率特性更佳。除 此，本发明所提供的横向功率器件采用元胞排列以后，其版图与工艺上不需要考虑曲率终端 结构设计，使得器件版图结构设计简单。