專利名稱：一種有源區(qū)金屬與終端區(qū)形成電連接的版圖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體芯片版圖設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，特別涉及一種有源區(qū)金屬與終端區(qū)形成電連接的版圖。
背景技術(shù)：
絕緣柵雙極晶體管IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)是新型的大功率器件，它集MOSFET柵極電壓控制特性和雙極型晶體管低導(dǎo)通電阻特性于一身，改善了器件耐壓和導(dǎo)通電阻相互牽制的情況，具有高電壓、大電流、高頻率、功率集成密度高、輸入阻抗大、導(dǎo)通電阻小、開(kāi)關(guān)損耗低等優(yōu)點(diǎn)。在變頻家電、工業(yè)控制、電動(dòng)及混合動(dòng)力汽車、新能源、智能電網(wǎng)等諸多領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用空間。IGBT終端是圍繞器件有源區(qū)外圍的保護(hù)結(jié)構(gòu)。優(yōu)良的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)是功率器件(諸如功率二極管、功率MOS管、IGBT等)實(shí)現(xiàn)預(yù)定耐壓的重要保障。終端結(jié)構(gòu)按實(shí)現(xiàn)形式可以分為:延伸型和截?cái)嘈?。延伸型終端結(jié)構(gòu)是在主結(jié)邊緣處設(shè)置延伸結(jié)構(gòu)，將主結(jié)耗盡區(qū)向外展寬，降低內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度提高擊穿電壓，用于平面工藝，如場(chǎng)板(FP)、阻性場(chǎng)板(SIP0S)、場(chǎng)限環(huán)(FGR)、結(jié)終端延伸(JTE)、橫向變摻雜(VLD)、RESURF等；而截?cái)嘈徒K端結(jié)構(gòu)是刻蝕深槽，截?cái)嗲娼Y(jié)，影響表面電場(chǎng)分布，常用于臺(tái)面或刻蝕工藝。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的 技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠提高器件整體的可靠性的有源區(qū)金屬與終端區(qū)形成電連接的版圖。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種有源區(qū)金屬與終端區(qū)形成電連接的版圖，包括與柵極連接的多晶硅、與柵極連接的金屬層、場(chǎng)限環(huán)組成的終端區(qū)域、有源區(qū)的源極金屬層、及與主結(jié)和第一級(jí)場(chǎng)限環(huán)中間區(qū)域連接的金屬，在版圖中有源區(qū)與終端區(qū)的過(guò)渡區(qū)的四條邊中部位置或四個(gè)拐角位置，有源區(qū)的源極金屬層和與主結(jié)和第一級(jí)場(chǎng)限環(huán)中間區(qū)域連接的金屬形成電連接；在版圖中有源區(qū)與終端區(qū)的過(guò)渡區(qū)的四條邊中部位置或四個(gè)拐角位置之外的位置，有源區(qū)的源極金屬層和與主結(jié)和第一級(jí)場(chǎng)限環(huán)中間區(qū)域連接的金屬無(wú)電連接。進(jìn)一步地，所述有源區(qū)與終端區(qū)的過(guò)渡區(qū)的四條邊中部位置或四個(gè)拐角位置的終端結(jié)構(gòu)包括背面包含集電極的襯底、終端場(chǎng)限環(huán)、摻雜類型與襯底相反的主結(jié)、覆蓋場(chǎng)限環(huán)的氧化層或者鈍化層、摻雜類型與襯底相反的IGBT元包的基區(qū)、摻雜類型與襯底相同的IGBT元包的發(fā)射極、柵極多晶硅、有源區(qū)的源極金屬層、與主結(jié)和第一級(jí)場(chǎng)限環(huán)中間區(qū)域連接的金屬、及柵極金屬電極，有源區(qū)的源極金屬層和與主結(jié)和第一級(jí)場(chǎng)限環(huán)中間區(qū)域連接的金屬存在電連接。進(jìn)一步地，所述有源區(qū)與終端區(qū)的過(guò)渡區(qū)的四條邊中部位置或四個(gè)拐角位置之外的位置的終端結(jié)構(gòu)包括背面包含集電極的襯底、終端場(chǎng)限環(huán)、摻雜類型與襯底相反的主結(jié)、覆蓋場(chǎng)限環(huán)的氧化層或者鈍化層、摻雜類型與襯底相反的IGBT元包的基區(qū)、摻雜類型與襯底相同的IGBT元包的發(fā)射極、柵極多晶硅、有源區(qū)的源極金屬層、與主結(jié)和第一級(jí)場(chǎng)限環(huán)中間區(qū)域連接的金屬、及柵極金屬電極，有源區(qū)的源極金屬層和與主結(jié)和第一級(jí)場(chǎng)限環(huán)中間區(qū)域連接的金屬無(wú)電連接。本實(shí)用新型提供的一種有源區(qū)金屬與終端區(qū)形成電連接的版圖結(jié)構(gòu)，不僅可以完成一般版圖設(shè)計(jì)中所要完成的任務(wù)，如柵電極的串聯(lián)電阻盡可能小，各處柵電極的電位盡可能平衡等，還能夠提高芯片的有源區(qū)和終端區(qū)過(guò)渡區(qū)域位置的抗閂鎖能力，增加該位置的可靠性，進(jìn)一步提高了器件整體的可靠性。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的在過(guò)渡區(qū)域四條邊中間位置存在電連接的版圖結(jié)構(gòu)。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的在過(guò)渡區(qū)域四個(gè)拐角位置存在電連接的版圖結(jié)構(gòu)。圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的無(wú)直接電連接的元包與終端結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的存在電連接的元包與終端結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1和圖2，本實(shí)用新型提供的一種有源區(qū)金屬與終端區(qū)形成電連接的版圖，包括與柵極連接的多晶硅6、與柵極連接的金屬層8、場(chǎng)限環(huán)組成的終端區(qū)域2、有源區(qū)的源極金屬層7、及與主結(jié)和第一級(jí)場(chǎng)限環(huán)中間區(qū)域連接的金屬7a，與柵極連接的多晶硅6和與柵極連接的金屬層7組成了用于降低多晶硅柵極串聯(lián)電阻、平衡了整個(gè)芯片上的柵極電壓的柵極總線(gatebus)。在版圖中四條邊中間位置A處和四個(gè)拐角位置B處，有源區(qū)的源極金屬層7和與主結(jié)2a和第一級(jí)場(chǎng)限環(huán)2中間區(qū)域連接的金屬7a形成電連接。參見(jiàn)圖4，在版圖中的過(guò)渡區(qū)結(jié)構(gòu)包括背面包含集電極的襯底1、摻雜類型與襯底相反的場(chǎng)限環(huán)2、摻雜類型與襯底相反的主結(jié)2a、覆蓋場(chǎng)限環(huán)的氧化層或者鈍化層3、摻雜類型與襯底相反的IGBT元包的基區(qū)4、摻雜類型與襯底相同的IGBT元包的發(fā)射極5、柵極多晶硅6、有源區(qū)的源極金屬層7、與主結(jié)2a和第一級(jí)場(chǎng)限環(huán)2中間區(qū)域連接的金屬7a、及柵極金屬電極8，有源區(qū)的源極金屬層7和與主結(jié)2a和第一級(jí)場(chǎng)限環(huán)2中間區(qū)域連接的金屬7a存在電連接。為了使有源區(qū)金屬與終端區(qū)形成電連接，在版圖設(shè)計(jì)過(guò)程中在圖1和圖2中的A處和B處形成電連接；具體實(shí)施方法是將A處和B處的結(jié)構(gòu)所在的區(qū)域組成gatebus的部分金屬層斷開(kāi)，只剩余多晶硅，而這個(gè)部分由A處和B處的結(jié)構(gòu)代替，A處和B處的結(jié)構(gòu)為金屬。參見(jiàn)圖3，在版圖中除A處或B處外的其他位置的過(guò)渡區(qū)結(jié)構(gòu)包括背面包含集電極的襯底1、終端場(chǎng)限環(huán)2、摻雜類型與襯底相反的主結(jié)2a、覆蓋場(chǎng)限環(huán)的氧化層或者鈍化層3、摻雜類型與襯底相反的IGBT元包的基區(qū)4、摻雜類型與襯底相同的IGBT元包的發(fā)射極5、柵極多晶硅6、有源區(qū)的源極金屬層7、與主結(jié)2a和第一級(jí)場(chǎng)限環(huán)2中間區(qū)域連接的金屬7a、及柵極金屬電極8，但有源區(qū)的源極金屬層7和與主結(jié)2a和第一級(jí)場(chǎng)限環(huán)2中間區(qū)域連接的金屬7a不存在直 接電連接。[0016]當(dāng)然，本實(shí)用新型所述的版圖結(jié)構(gòu)中將有源區(qū)的源極金屬層7和與主結(jié)2a和第一級(jí)場(chǎng)限環(huán)2中間區(qū)域連接的金屬7a形成電連接的位置并不限于上述A處和B處，也可以選擇其他適當(dāng)?shù)奈恢?。本?shí)用新型實(shí)施例提供的一種實(shí)現(xiàn)有源區(qū)金屬與終端區(qū)電連接的芯片版圖設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，在終端位置提供了電流泄放通路。在開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程中也即在動(dòng)態(tài)過(guò)程中，避免了器件電流流向與終端區(qū)緊鄰的第一圈有源區(qū)元包，而是通過(guò)該泄放通路流過(guò)，避免了造成該位置閂鎖的發(fā)生和最終導(dǎo)致的失效。同時(shí)，避免了器件在截至狀態(tài)，PN結(jié)反偏漏電流流向與終端區(qū)緊鄰的第一圈有源區(qū)元包，形成熱電正反饋?zhàn)罱K導(dǎo)致器件的失效，提高了器件通過(guò)HTRB的比例。最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上具體實(shí)施方式
僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí) 用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種有源區(qū)金屬與終端區(qū)形成電連接的版圖，其特征在于:包括與柵極連接的多晶硅、與柵極連接的金屬層、場(chǎng)限環(huán)組成的終端區(qū)域、有源區(qū)的源極金屬層、及與主結(jié)和第一級(jí)場(chǎng)限環(huán)中間區(qū)域連接的金屬，在版圖中有源區(qū)與終端區(qū)的過(guò)渡區(qū)的四條邊中部位置或四個(gè)拐角位置，有源區(qū)的源極金屬層和與主結(jié)和第一級(jí)場(chǎng)限環(huán)中間區(qū)域連接的金屬形成電連接；在版圖中有源區(qū)與終端區(qū)的過(guò)渡區(qū)的四條邊中部位置或四個(gè)拐角位置之外的位置，有源區(qū)的源極金屬層和與主結(jié)和第一級(jí)場(chǎng)限環(huán)中間區(qū)域連接的金屬無(wú)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的版圖，其特征在于:所述有源區(qū)與終端區(qū)的過(guò)渡區(qū)的四條邊中部位置或四個(gè)拐角位置的終端結(jié)構(gòu)包括背面包含集電極的襯底、終端場(chǎng)限環(huán)、摻雜類型與襯底相反的主結(jié)、覆蓋場(chǎng)限環(huán)的氧化層或者鈍化層、摻雜類型與襯底相反的IGBT元包的基區(qū)、摻雜類型與襯底相同的IGBT元包的發(fā)射極、柵極多晶硅、有源區(qū)的源極金屬層、與主結(jié)和第一級(jí)場(chǎng)限環(huán)中間區(qū)域連接的金屬、及柵極金屬電極，有源區(qū)的源極金屬層和與主結(jié)和第一級(jí)場(chǎng)限環(huán)中間區(qū)域連接的金屬存在電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的版圖，其特征在于:所述有源區(qū)與終端區(qū)的過(guò)渡區(qū)的四條邊中部位置或四個(gè)拐角位置之外的位置的終端結(jié)構(gòu)包括背面包含集電極的襯底、終端場(chǎng)限環(huán)、摻雜類型與襯底相反的主結(jié)、覆蓋場(chǎng)限環(huán)的氧化層或者鈍化層、摻雜類型與襯底相反的IGBT元包的基區(qū)、摻雜類型與襯底相同的IGBT元包的發(fā)射極、柵極多晶硅、有源區(qū)的源極金屬層、與主結(jié)和第 一級(jí)場(chǎng)限環(huán)中間區(qū)域連接的金屬、及柵極金屬電極，有源區(qū)的源極金屬層和與主結(jié)和第一級(jí)場(chǎng)限環(huán)中間區(qū)域連接的金屬無(wú)電連接。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種有源區(qū)金屬與終端區(qū)形成電連接的版圖，在版圖中四條邊中部位置或四個(gè)拐角位置，有源區(qū)的源極金屬層和與主結(jié)和第一級(jí)場(chǎng)限環(huán)中間區(qū)域連接的金屬形成電連接。本實(shí)用新型提供的一種實(shí)現(xiàn)有源區(qū)金屬與終端區(qū)電連接的芯片版圖設(shè)計(jì)方案，不僅可以完成一般版圖設(shè)計(jì)中所要完成的任務(wù)，還能夠提高芯片的有源區(qū)和終端區(qū)過(guò)渡區(qū)域位置的抗閂鎖能力，增加該位置的可靠性，進(jìn)一步提高了器件整體的可靠性。
文檔編號(hào)H01L29/40GK203134806SQ20132012193
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者褚為利, 朱陽(yáng)軍, 吳振興, 陸江 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所, 上海聯(lián)星電子有限公司, 江蘇中科君芯科技有限公司