專利名稱：一種高壓功率器件結(jié)構(gòu)的制作方法
一種高壓功率器件結(jié)構(gòu)技術領域
本發(fā)明屬于半導體功率器件技術領域，涉及功率器件結(jié)構(gòu)，尤其是高壓功率器 件源漏電極結(jié)構(gòu)。
背景技術：
在高壓功率器件本身的優(yōu)化已經(jīng)到了一定的極限時，版圖布局會嚴重影響器件 的功效。傳統(tǒng)的叉指狀版圖布局，有利于節(jié)省版圖面積、降低芯片成本。為了方便， 傳統(tǒng)叉指狀版圖布局的源、漏電極分別從整體器件的兩端引出，如圖1所示。多數(shù)情況 下，器件的源極和漏極的金屬電阻常常被忽略，然而叉指狀的高壓功率器件布局結(jié)構(gòu)會 導致器件實際的導通電阻比理論值偏大，這主要是由器件表面的金屬連線電阻引起的， 這樣整體器件的性能就沒有達到一個最優(yōu)值。對于圖1所示的叉指狀高壓功率器件結(jié) 構(gòu)，如果器件很長，漏極和源極的金屬連線就會很長，而且由于金屬連線在器件結(jié)構(gòu)中 時常被用作金屬場板，以改善高壓功率器件的擊穿電壓，源極和漏極的金屬寬度會受到 一定的限制，越長的叉指狀功率管，金屬連線引入的電阻就會越大，整個高壓功率器件 的導通電阻也就會越大。
在圖1所示的傳統(tǒng)叉指狀高壓功率器件結(jié)構(gòu)中，其中的一指器件可平均分成2η 個小器件元胞，假設每個器件元胞的電流為i，每個器件上漏極和源極金屬導線的電阻分 別為1 和rs，容易做到i"D = rs = r。傳統(tǒng)叉指狀高壓功率器件結(jié)構(gòu)的一指器件的等效電 路圖如圖2所示，每個小器件就是一個電流為i的電流源，共有2η個這樣的電流源，分 別為ii、i2、i3、…、i2n，其中 、i2、i3、…、‘相等，值為i。則一指器件源、漏極間 的金屬上壓降為[2n2+3n] · i · r，源、漏極間的金屬電阻為[n+1.5] · r,由于η較大， 源、漏極間的金屬電阻近似為η · r。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種高壓功率器件結(jié)構(gòu)，通過改變金屬電極的形狀和引出方式，在 不增加版圖布局的難度，也不增加芯片成本的前提下，縮短兩個金屬電極之間電流在金 屬連線上的流通路徑，減小金屬連線引入的電阻，從而達到進一步減小高壓功率器件的 導通電阻和減小芯片損耗的目的。
本發(fā)明技術方案為
一種高壓功率器件結(jié)構(gòu)，包括多個重復單元結(jié)構(gòu)。所述每個重復單元結(jié)構(gòu)如圖3 所示，包括2N個器件元胞、第一金屬電極和第二金屬電極。所述第一金屬電極為條狀結(jié) 構(gòu)，具有X個金屬引出端，X個金屬引出端分布于第一金屬電極上。所述2N個器件元 胞平均分成兩排，分別位于第一金屬電極兩側(cè)。所述第二金屬電極為矩形框狀結(jié)構(gòu)，將 第一金屬電極和2N個器件元胞包圍在框內(nèi)。所述第二金屬電極具有Y個金屬引出端， Y個金屬引出端分布于第二金屬電極上；其中XM， Yd。
上述技術方案中，當?shù)谝唤饘匐姌O為陽極時，第二金屬電極為陰極；當?shù)谝唤饘匐姌O為陰極時，第二金屬電極為陽極?；蛘哒f，當?shù)谝唤饘匐姌O為源極時，第二金屬 電極為漏極；當?shù)谝唤饘匐姌O為漏極時，第二金屬電極為源極。
本發(fā)明與傳統(tǒng)叉指狀版圖布局的高壓功率器件不同之處在于，通過改變金屬電 極的形狀和引出方式，在不增加版圖布局的難度，也不增加芯片成本的前提下，縮短兩 個金屬電極之間電流在金屬連線上的流通路徑，減小金屬連線引入的電阻，從而達到進 一步減小高壓功率器件的導通電阻和減小芯片損耗的目的。理論分析表明，本發(fā)明所提 供的一種高壓功率器件結(jié)構(gòu)可以使金屬連線所引入的電阻減小75% ；而且器件的版圖布 局方式很容易實現(xiàn)，不會增加額外的步驟與成本。


圖1是傳統(tǒng)叉指狀高壓功率器件結(jié)構(gòu)。
圖2是傳統(tǒng)叉指狀高壓功率器件結(jié)構(gòu)中的一指結(jié)構(gòu)的等效電路圖。
圖3是本發(fā)明所提供的高壓功率器件結(jié)構(gòu)中一個重復單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明所提供的高壓功率器件結(jié)構(gòu)中一個重復單元的結(jié)構(gòu)的等效電路 圖。
圖5是本發(fā)明所提供的高壓功率器件結(jié)構(gòu)的變形技術方案的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
一種高壓功率器件結(jié)構(gòu)，包括多個重復單元結(jié)構(gòu)。所述每個重復單元結(jié)構(gòu)如圖3 所示，包括2N個器件元胞、第一金屬電極和第二金屬電極。所述第一金屬電極為條狀結(jié) 構(gòu)，具有X個金屬引出端，X個金屬引出端分布于第一金屬電極上。所述2N個器件元 胞平均分成兩排，分別位于第一金屬電極兩側(cè)。所述第二金屬電極為矩形框狀結(jié)構(gòu)，將 第一金屬電極和2N個器件元胞包圍在框內(nèi)。所述第二金屬電極具有Y個金屬引出端， Y個金屬引出端分布于第二金屬電極上；其中XM， Yd。
上述技術方案中，當?shù)谝唤饘匐姌O為陽極時，第二金屬電極為陰極；當?shù)谝唤?屬電極為陰極時，第二金屬電極為陽極?；蛘哒f，當?shù)谝唤饘匐姌O為源極時，第二金屬 電極為漏極；當?shù)谝唤饘匐姌O為漏極時，第二金屬電極為源極。
圖3為本發(fā)明提供的高壓功率器件結(jié)構(gòu)的一種特例。該器件的重復單元結(jié)構(gòu)包 括2N個器件元胞、第一金屬電極和第二金屬電極。所述第一金屬電極為條狀結(jié)構(gòu)，具 有1個金屬引出端，所述金屬引出端位于第一金屬電極中間位置。所述2N個器件元胞平 均分成兩排，分別位于第一金屬電極兩側(cè)。所述第二金屬電極為矩形框狀結(jié)構(gòu)，將第一 金屬電極和2N個器件元胞包圍在框內(nèi)。所述第二金屬電極具有2個金屬引出端，2個金 屬引出端分布于第二金屬電極上。該重復單元結(jié)構(gòu)的等效電路如圖4所示，設所有器件 元胞相同，電流能力為i，與每個元胞相連的金屬電極的電阻分別為1 和1 ，且i"D = rs = r。每個元胞等同于一個電流能力為i的電流源，共有2η個這樣的電流源。則兩個金屬 電極之間的壓降為[η2/2+3η/2] · i · r，兩個金屬電極極間的金屬電阻為[η/4+0.75] · r, 由于η較大，可近似為η/4 · r,所以本發(fā)明提供的高壓功率器件結(jié)構(gòu)可以使器件的金屬 連線電阻較傳統(tǒng)的降低75%。
本發(fā)明中功率器件的漏極(或源極)連接可以從整體器件的中間引出，也可以根據(jù)不同的器件長度，從器件中的不同位置多處引出，進一步減小金屬所引入的電阻，圖5 所示的就是一種可以進一步減小金屬連線電阻的高壓功率器件結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種高壓功率器件結(jié)構(gòu)，包括多個重復單元結(jié)構(gòu)；所述每個重復單元結(jié)構(gòu)包括2N 個器件元胞、第一金屬電極和第二金屬電極；其特征在于所述第一金屬電極為條狀結(jié) 構(gòu)，具有X個金屬引出端，X個金屬引出端分布于第一金屬電極上；所述2N個器件元胞 平均分成兩排，分別位于第一金屬電極兩側(cè)；所述第二金屬電極為矩形框狀結(jié)構(gòu)，將第 一金屬電極和2N個器件元胞包圍在框內(nèi)；所述第二金屬電極具有Y個金屬引出端，Y個 金屬引出端分布于第二金屬電極上；其中XM， Yd。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓功率器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，當?shù)谝唤饘匐姌O為陽極 時，第二金屬電極為陰極；當?shù)谝唤饘匐姌O為陰極時，第二金屬電極為陽極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓功率器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，當?shù)谝唤饘匐姌O為源極 時，第二金屬電極為漏極；當?shù)谝唤饘匐姌O為漏極時，第二金屬電極為源極。
全文摘要
一種高壓功率器件結(jié)構(gòu)，屬于半導體功率器件技術領域。所述高壓功率器件結(jié)構(gòu)的重復單元結(jié)構(gòu)包括2N個器件元胞、第一金屬電極和第二金屬電極；第一金屬電極為條狀結(jié)構(gòu)，具有X個金屬引出端；2N個器件元胞平均分成兩排，分別位于第一金屬電極兩側(cè)；第二金屬電極為矩形框狀結(jié)構(gòu)，將第一金屬電極和2N個器件元胞包圍在框內(nèi)；第二金屬電極具有Y個金屬引出端；其中X≥1，Y≥2。本發(fā)明通過改變金屬電極的形狀和引出方式，縮短兩個金屬電極之間電流在金屬連線上的流通路徑，減小金屬連線引入的電阻，從而達到進一步減小高壓功率器件的導通電阻和減小芯片損耗的目的；且器件的版圖布局方式很容易實現(xiàn)，不會增加額外的步驟與成本。
文檔編號H01L29/417GK102024847SQ201010289530
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者喬明, 莊翔, 張波, 段雙亮, 胡曦, 賴力, 鐘博 申請人:電子科技大學