[实用新型]一种局部正交的功率MOSFET元胞版图结构

说明书

本实用新型涉及一种局部正交的功率MOSFET元胞版图结构，属于功率半导体器件技术领域。本实用新型主要用于优化电流集中区域的元胞，减小该区域中MOSFET栅压的损耗，使得其能力更好，防止大电流下这些区域的元胞出现局部过热的情况。该版图布局的方式适用于条形元胞的功率MOSFET。相对于传统版图布局，本实用新型将大电流区域的MOSFET的走向变成正交于其余区域的MOSFET，将该区域的栅极用更短的路径连接到最近的栅极金属上，有效降低了这部分元胞上栅压的损耗，降低了器件局部过热损毁的风险。

技术领域

本实用新型属于功率半导体器件技术领域，具体涉及一种局部正交的功率MOSFET元胞版图结构。

背景技术

功率MOSFET被广泛应用于电力电子领域。相比于双极型晶体管（例如IGBT），功率MOSFET具有更低的开关损耗，这让其在高频应用场景下更具竞争力。

在功率MOSFET的版图布局方案中，条形元胞相对于多边形元胞来说其电场分布更加均匀，不会出现局部电场集中的现象，因此其具有更高的可靠性。但是，条形元胞MOSFET的栅极电压需要通过多晶硅从主结或者栅极插指的金属引入到每一个元胞。重掺杂的多晶硅电阻高于金属，栅极电压从栅极传递到元胞的过程中，一部分电势将降落到多晶硅上。因此，条形元胞的每一个MOSFET的开启状态不尽相同，理论上MOSFET距离栅金属的多晶硅走线路程越短则该MOSFET的导通程度越高，导通电阻也将越小。

但是部分没有与栅极插指连接的MOSFET，其多晶硅走线长度将贯穿整个芯片有源区，则这部分元胞的中间部分区域开启程度将低于两端。但是中间这部分开启程度低的元胞区域通常刚好位于源极PAD下方，这部分元胞区域电流密度将更高，如果开启程度低下导通电阻过高，将造成该区域的剧烈发热，最终可能导致芯片热损坏。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术存在的问题，提供一种局部正交的功率MOSFET元胞版图结构，通过改变版图布局的方式提高部分区域MOSFET元胞的开启状态，降低其导通电阻。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种局部正交的功率MOSFET元胞版图结构，包括栅极PAD区域1、第一MOSFET元胞区2、第二MOSFET元胞区3、第三MOSFET元胞区4、第四MOSFET元胞区20、栅极插指5、第一金属走线6、第二金属走线7和源极PAD8，所述第一MOSFET元胞区2、第二MOSFET元胞区3和第三MOSFET元胞区4均由多组条形元胞构成；

所述栅极PAD区域1、第一MOSFET元胞区2、第二MOSFET元胞区3和第四MOSFET元胞区20依次并排设置，且两两区域之间通过多晶硅连接；所述第一MOSFET元胞区2和所述第二MOSFET元胞区3正交设置，所述第一MOSFET元胞区2和所述第四MOSFET元胞区20平行设置，所述源极PAD8位于所述第二MOSFET元胞区3上；

所述栅极PAD区域1的第一侧面连接所述第二金属走线7，所述栅极PAD区域1的第二侧面通过多晶硅连接所述第一MOSFET元胞区2，所述第三MOSFET元胞区4的第一侧面和所述第三MOSFET元胞区4的第二侧面均通过多晶硅连接所述第二金属走线7，所述第三MOSFET元胞区4的第三侧面上具有所述第一金属走线6，所述第一金属走线6和所述第二金属走线7连接；且所述第三MOSFET元胞区4位于所述栅极PAD区域1的第三侧面和所述栅极PAD区域1的第四侧面上，所述栅极PAD区域1的第一侧面和所述栅极PAD区域1的第二侧面相对设置，所述栅极PAD区域1的第三侧面和所述栅极PAD区域1的第四侧面相对设置，所述栅极PAD区域1的第一侧面和所述栅极PAD区域1的第三侧面垂直设置；所述第三MOSFET元胞区4的第一侧面和所述第三MOSFET元胞区4的第二侧面相对设置，所述第三MOSFET元胞区4的第一侧面和所述第三MOSFET元胞区4的第三侧面垂直设置；