(57)【要約】【課題】ゲート構造のレイアウトにより、同じ面積でパワーモスフェットのチャンネル幅を増加できるレイアウト構造を提供する。【解決手段】パワーモスフェット（Power MOSFET）のレイアウト構造は、ベース中に設置され、第一辺と第二辺を有する第一ジグザグ型ゲート構造と、前記ベースの中に設置され、また前記第一ジグザグ型ゲート構造の第一辺に位置する第一連結構造と、前記ベースの中に設置され、また前記第一ジグザグ型ゲート構造の第二辺に位置する第二連結構造を含む。【選択図】図２Ａ
0003165758.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
パワーモスフェットのレイアウト構造であって、
ベース上に設置され、第一辺と第二辺を有する第一ジグザグ型ゲート構造と、
前記ベース上に設置され、前記第一ジグザグ型ゲート構造の第一辺に位置する第一連結構造と、
前記ベース上に設置され、前記第一ジグザグ型ゲート構造の第二辺に位置する第二連結構造と、を含むことを特徴とするパワーモスフェットのレイアウト構造。
【請求項２】
前記第一ジグザグ型ゲート構造のジグザグの全長は、チャンネルの有効幅であることを特徴とする請求項１に記載のパワーモスフェットのレイアウト構造。
【請求項３】
前記第一ジグザグ型ゲート構造の第一辺は、一つ或いは複数個の凹型口を形成することを特徴とする請求項２に記載のパワーモスフェットのレイアウト構造。
【請求項４】
前記第一連結構造は、一つ或いは複数個の接触物を有し、前記接触物が前記凹型口に位置することを特徴とする請求項３に記載のパワーモスフェットのレイアウト構造。
【請求項５】
前記接触物は、ソース接触物或いはドレイン接触物であることを特徴とする請求項４に記載のパワーモスフェットのレイアウト構造。
【請求項６】
前記第一ジグザグ型ゲート構造の第二辺は、一つ或いは複数個の凹型口を形成することを特徴とする請求項２に記載のパワーモスフェットのレイアウト構造。
【請求項７】
前記第二連結構造は、一つ或いは複数個の接触物を有し、前記接触物が前記凹型口に位置することを特徴とする請求項６に記載のパワーモスフェットのレイアウト構造。
【請求項８】
前記接触物は、ソース接触物或いはドレイン接触物であることを特徴とする請求項７に記載のパワーモスフェットのレイアウト構造。
【請求項９】
前記第一ジグザグ型ゲート構造は、複数個の湾曲部が直列接続することにより構成され、隣接する湾曲部と反対方向に設置されることを特徴とする請求項２に記載のパワーモスフェットのレイアウト構造。
【請求項１０】
前記湾曲部は、一つ或いは複数個の湾曲ユニットを有することを特徴とする請求項９に記載のパワーモスフェットのレイアウト構造。
【請求項１１】
前記ベース上に前記第一ジグザグ型ゲート構造と反対方向に対称的に隣接して設置され、第三辺と第四辺を有する第二ジグザグ型ゲート構造と、
前記ベース上に設置され、前記第二ジグザグ型ゲート構造の前記第四辺に位置する第三連結構造をさらに含み、
前記第二連結構造は、第二ジグザグ型ゲート構造の第三辺と前記第一ジグザグ型ゲート構造の第二辺の間に位置することを特徴とする請求項２に記載のパワーモスフェットのレイアウト構造。
【請求項１２】
一つ或いは複数個の連結構造をさらに有し、前記連結構造が隣接する前記第一ジグザグ型ゲート構造と前記第二ジグザグ型ゲート構造とに接続することを特徴とする請求項１１に記載のパワーモスフェットのレイアウト構造。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、パワーモスフェット（Power MOSFET）のレイアウトに関し、より詳しくは、ゲート構造のレイアウトにより、同じ面積でパワーモスフェットのチャンネル幅を増加できるレイアウトに関する。
【背景技術】
【０００２】
電源コンバーター（DC-DC)、低ドロップアウト(LDO)レギュレーター、スイッチングレギュレーター(switching Regulator)及び充電器(charger)等の電圧変換回路を設計する時、使用するパワーモスフェット(Power MOSFET)は、ドロップアウト電圧(dropout voltage)やドレイン・ソース間のオン抵抗(Rdson)及び出力電流(output current)等の特性を考慮し、大き目のサイズ(size)のものが必要であった。
【０００３】
図１Ａは従来のパワーモスフェットのレイアウトの概略図である。パワーモスフェット１は、ベース１００上に位置する線状のゲート構造１４を有し、ゲート構造１４の両側には、一つ以上の連結構造１０、１２が設けられるレイアウトとなっている。この連結構造１０、１２は、それぞれパワーモスフェット１のドレイン構造とソース構造とに分けられる。
【０００４】
図１Ａに図示するレイアウトにおいて、パワーモスフェット１のチャンネル幅はＷであり、チャンネル長はＬである。
【０００５】
図１Ａと共に、図１Ｂを参照しながら説明する。図１Ｂは、別の従来のパワーモスフェットのレイアウトの概略図である。パワーモスフェット１’は、線状のゲート構造１６と一つ以上の連結構造１８を増加させることによりそのサイズはを増大させることができる。
【０００６】
パワーモスフェット１’は、ベース１０２上に位置する二つのゲート構造１４、１６を有し、ゲート構造１４、１６の両側には、一つ以上の連結構造１０、１２、１８を有する。連結構造１０、１８はパワーモスフェット１’のドレイン構造とソース構造とに分けられ、連結構造１２は共通の接点となる。
【０００７】
前記パワーモスフェット１’は、二個のパワーモスフェット１が直列接続することにより構成されているとみなすことができる。
【０００８】
上述した従来のパワーモスフェットは、線状のゲート構造と一つ以上の連結構造を増加させるレイアウト方法でサイズを増大させ、出力電流能力を増強させてきた。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した従来技術によるレイアウト方法では使用するレイアウトの面積が相対的に大きくなり、これにより集積度が好ましくなく、製造コストを増加させるといった問題があった。
【００１０】
本考案は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、上記課題解決のため、同じレイアウト面積下において、従来のレイアウトよりもさらに大きな出力電流能力を有すると共に、より小さなドロップアウト電圧（dropout voltage)とより小さなドレイン・ソース間のオン抵抗(Rdson)を有するパワーモスフェットのレイアウトを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本考案に係るパワーモスフェットのレイアウトは、ベース上に設置され第一辺と第二辺を有する第一ジグザグ型ゲート構造と、前記第一ジグザグ型ゲート構造の第一辺に位置するよう前記ベース上に設置される第一連結構造と、前記第一ジグザグ型ゲート構造の第二辺に位置するよう前記ベース上に設置される第二連結構造とを含むことを特徴とする。
【考案の効果】
【００１２】
本考案にかかるパワーモスフェットのレイアウトは、ジグザグ形状のゲート構造を利用していることにより、同じ面積下において従来のパワーモスフェットと比較した場合、有効なチャンネル幅（channel width)を増加することができ、これにより出力電流能力を増大させることができるとともに、ドロップアウト電圧(dropout voltage)とドレイン・ソース間のオン抵抗(Rdson)の減少が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】従来のパワーモスフェットのレイアウトの概略図である。
【図１Ｂ】別の従来のパワーモスフェットのレイアウトの概略図である。
【図２Ａ】本考案に係る第１実施形態のレイアウトの概略図である。
【図２Ｂ】本考案に係る第２実施形態のレイアウトの概略図である。
【図３Ａ】本考案に係る第３実施形態のレイアウトの概略図である。
【図３Ｂ】本考案に係る第４実施形態のレイアウトの概略図である。
【図４】本考案に係る第５実施形態のレイアウトの概略図である。
【考案を実施するための形態】
【００１４】
本考案の実施形態に係るパワーモスフェットのレイアウトは、ベース上にジグザグ形式（例えばＺ字形、Ｓ字形、矩形…等）のゲート構造をレイアウトする。この蛇行形式のレイアウトにより、一般的な従来のパワーモスフェットと比較した時、同じレイアウト面積下においてチャンネル有効幅（Channel Width）を増加することができる。
【００１５】
公式（１）によれば、パワーモスフェットの出力電流ＩＤと有効チャンネル幅Ｗは正比例している。したがって、同じレイアウト面積下において本考案のパワーモスフェットは出力電流能力も増強される。
【００１６】
また、より大きな出力電流能力を有するパワーモスフェットは、正常な動作時において、より小さなドロップアウト電圧（dropout voltage)とより小さなドレイン・ソース間のオン抵抗(Rdson)を有する。
ID=1/2 βoW/L(VGS-Vth)2--------------------------(1)
【００１７】
以下に例を挙げて本考案を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本考案は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。また、例に挙げられる実施形態は相互に結合可能で、各個別の実施形態に制限されるものではない。
【００１８】
［第１実施形態］
まず、本考案のパワーモスフェットのレイアウトの第１実施形態について説明する。
【００１９】
図２Ａは本考案に係る第１実施形態のレイアウトの概略図である。パワーモスフェットのレイアウト２は第一連結構造２０と、第二連結構造２２及び第一ジグザグ型ゲート構造２４からなる。
【００２０】
第一ジグザグ型ゲート構造２４は、第一辺２４０と第二辺２４２を有し、ベース２００上に設置される。
【００２１】
第一連結構造２０は、第一ジグザグ型ゲート構造２４の第一辺２４０に位置するようにベース２００上に設置される。
【００２２】
第二連結構造２２は、第一ジグザグ型ゲート構造２４の第二辺２４２に位置するようにベース２００上に設置される。
【００２３】
パワーモスフェットのレイアウト２の第一ジグザグ型ゲート構造２４は、複数個の湾曲部２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ…が直列接続することにより組成構成され、隣接する湾曲部２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ…が反対方向になるように設置される。また、第一ジグザグ型ゲート構造２４は、チャンネル長Ｌとチャンネル有効幅Ｗを有する。第一ジグザグ型ゲート構造２４における総全長は、前記チャンネル有効幅Ｗ、即ち作用幅（functional width）である。
【００２４】
図２Ａに図示する第一ジグザグ型ゲート構造２４のチャンネル有効幅Ｗは、各ジグザグ部分Ｗ１、Ｗ２…の長さを総計したものである。つまり同じレイアウト面積下において本考案のパワーモスフェットのレイアウト２は、一般的な従来のパワーモスフェットのレイアウトと比較してトランジスターのチャンネル有効幅（Channel Width）を増加することができる。このトランジスターのチャンネル有効幅（Channel Width）の増加により、さらに出力電流能力を増強させ、正常動作時において、より小さなドロップアウト電圧（dropout voltage）とより小さなドレイン・ソース間のオン抵抗（Rdson）を生じ、全体的な動作効率を増加させることができる。
【００２５】
第一ジグザグ型ゲート構造２４の第一辺２４０は、一つ或いは複数個の凹型口２４１を形成する。第一連結構造２０は一つ或いは複数個の接触物２０ａを有し、前記接触物２０ａは凹型口２４１の凹型の陥没位置に対応してレイアウトされる。
【００２６】
第一ジグザグ型ゲート構造２４の第二辺２４２も同様に一つ或いは複数個の凹型口２４３を形成し、第二連結構造２２は、一つ或いは複数個の接触物２２ａを有する。前記接触物２２ａは、凹型口２４１の凹型の陥没位置に対応してレイアウトされる。
【００２７】
前述の接触物２０ａ、２２ａのレイアウトの設置位置は、相互に交換可能である。また、接触物２０ａ、２２ａは、ソース接触物或いはドレイン接触物であり、パワーモスフェットのドレイン構造とソース構造とに分けられる。
［第２実施形態］
【００２８】
本考案のパワーモスフェットのレイアウトの第２実施形態について説明する。
【００２９】
図２Ａと、図２Ｂを参照しながら説明する。図２Ｂは、本考案に係る第２実施形態のレイアウトの概略図である。パワーモスフェットのサイズを増加させるため、パワーモスフェットのレイアウト２’は、第１実施形態の第一連結構造２０と、第二連結構造２２及び第一ジグザグ型ゲート構造２４を含むほか、第二ジグザグ型ゲート構造２５と第三連結構造２６をさらに含む。
【００３０】
図２Ｂに図示する第二ジグザグ型ゲート構造２５と第一ジグザグ型ゲート構造２４は、対称に隣接して前記ベース２００上に設置される。
【００３１】
第二ジグザグ型ゲート構造２５は、第三辺２５０と第四辺２５２を有し、第三辺２５０は、一つ或いは複数個の凹型口２５１を形成し、第四辺２５２は、一つ或いは複数個の凹型口２５３を形成する。
【００３２】
第二連結構造２２は、第二ジグザグ型ゲート構造２５の第三辺２５０の凹型口２５１と第一ジグザグ型ゲート構造２４の第二辺２４２の凹型口２４３との間に位置する。
【００３３】
第三連結構造２６は、第二ジグザグ型ゲート構造２５の第四辺２５２に位置するようベース２００上に設置される。また、第三連結構造２６は一つ或いは複数個の接触物２６ａを有し、前記接触物２６ａは第二ジグザグ型ゲート構造２５の第四辺２５２の凹型口２５３に対応する位置にレイアウトされる。
【００３４】
上述した接触物２０ａ、２６ａは、ソース接触物或いはドレイン接触物であり、パワーモスフェットのドレイン構造とソース構造とに分けられる。また、接触物２２ａは、共通の接点である。
【００３５】
前記パワーモスフェット２’は、二個のパワーモスフェット２が直列接続することにより構成されているとみなすことができる。
［第３実施形態］
【００３６】
本考案のパワーモスフェットのレイアウトの第３実施形態について説明する。
【００３７】
図２Ａ、図３Ａを示し参照しながら説明する。図３Ａは本考案に係る第３実施形態のレイアウトの概略図である。パワーモスフェットのチャンネル有効幅Ｗを増加させるため、パワーモスフェットのレイアウト３中における、ベース３００に設置されるジグザグ型ゲート構造３４は、一つ或いは複数個の湾曲部３４０が直列接続することにより構成される。
【００３８】
各湾曲部３４０は、複数個の湾曲ユニット３４０２が直列接続することにより構成されて成り、図３Ａに示すように、ジグザグ型ゲート構造３４のチャンネル有効幅Ｗは、各ジグザグ部分Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２…の長さを総計したものである。これにより、第３実施形態のパワーモスフェットのレイアウト３におけるチャンネル有効幅Ｗは、第１実施形態のレイアウト２よりも大きくなる。
［第４実施形態］
【００３９】
本考案のパワーモスフェットのレイアウトの第４実施形態について説明する。
【００４０】
図３Ａ、図３Ｂを参照しながら説明する。３Ｂ図は、本考案に係る第４実施形態のレイアウトの概略図である。パワーモスフェットのサイズを増加させるため、パワーモスフェットのレイアウト３’は、第３実施形態のレイアウトを含むほか、別のジグザグ型ゲート構造３５をさらに含む。
【００４１】
図３Ｂを参照しながら説明する。ジグザグ型ゲート構造３４とジグザグ型ゲート構造３５は、対称に隣接してベース３００上に設置され、ジグザグ型ゲート構造３４とジグザグ型ゲート構造３５の一方のレイアウトには複数個の共用の連結構造３０が設置される。
【００４２】
ジグザグ型ゲート構造３４の他方のレイアウトには複数個の連結構造３２が設置され、ジグザグ型ゲート構造３５の他方のレイアウトには複数個の連結構造３６が設置される。
【００４３】
上述した連結構造３２、３６は、パワーモスフェットのドレイン構造とソース構造とに分けられ、連結構造３０は共通の接点となる。また、パワーモスフェット３’は二個のパワーモスフェット３が直列接続することにより構成されるとみなすことができる。
［第５実施形態］
【００４４】
本考案のパワーモスフェットのレイアウトの第５実施形態について説明する。
【００４５】
図４は本考案に係る第５実施形態のレイアウトの概略図である。パワーモスフェットのレイアウト４は、複数個のジグザグ型ゲート構造４２と一つ或いは複数個の連結構造４０からなり、前記連結構造４０は、各ジグザグ型ゲート構造４２に連結される。
【００４６】
図４に示すように、各ジグザグ型ゲート構造４２は、一つ或いは複数個の湾曲部４４０が直列接続することにより構成され、各湾曲部４４０は、複数個の湾曲ユニット４４０２が直列接続することにより構成される。
【００４７】
上述したように、本考案の各実施形態のパワーモスフェットのレイアウトは、同じレイアウト面積である従来のパワーモスフェットに比べ、ジグザグ形?のゲート構造を利用していることによりチャンネル有効幅(channel width)が増加し、これにより出力電流能力の増大を達成できる。
【００４８】
また、動作中のパワーモスフェットのドロップアウト電圧(dropout voltage)とドレイン・ソース間のオン抵抗(Rdson)を減少させ、全体の動作効率を高めることができる。
【００４９】
上述の実施形態は、本考案の技術思想及び特徴を説明するためのものにすぎず、本考案の実用新案登録請求の範囲を限定するものではない。従って、本考案の精神を逸脱せずに行なわれる各種の同様の効果をもつ改良、変更等は、本考案の実用新案登録請求の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５０】
従来：
１、１’  パワーモスフェット
１０、１２  連結構造
１４、１６、１８  ゲート構造
１００、１０２  ベース
Ｗ  チャンネル幅
Ｌ  チャンネル長
本考案：
２、２’、  ３、３’、４  パワーモスフェットのレイアウト
２０  第一連結構造
２２  第二連結構造
２４  第一ジグザグ型ゲート構造
２００、３００  ベース
２４０  第一ジグザグ型ゲート構造の第一辺
２４２  第一ジグザグ型ゲート構造の第二辺
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ  湾曲部
２４１、２４３、２５１、２５３  凹型口
２０ａ、２２ａ、２６ａ  接触物
２５  第二ジグザグ型ゲート構造
２６  第三連結構造
２５０  第二ジグザグ型ゲート構造の第三辺
２５２  第二ジグザグ型ゲート構造の第四辺
３４、３５、４２  ジグザグ型ゲート構造
３４０、４４０  湾曲部
３４０２、４４０２  湾曲ユニット
Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２  ジグザグ部分
３０、３２、３６  連結構造
４０  連結構造
【図１Ａ】
0003165758.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
0003165758.tif 000009