[發(fā)明專利]一種橫向功率器件的高壓互連結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710896043.6
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107863387B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李曼;都靈;郭宇鋒;楊可萌;張瑛;楊磊;潘志剛
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué);南京郵電大學(xué)南通研究院有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/40
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 武政

本發(fā)明提供了一種橫向功率器件的高壓互連結(jié)構(gòu)，它在功率器件的漂移區(qū)內(nèi)部引入具有高介電常數(shù)的絕緣體區(qū)域，利用該區(qū)域來調(diào)制高壓互連線引起的表面電場分布，大大增強(qiáng)了器件在具有高壓互連線時的耐壓能力，提高了器件的性能。本發(fā)明可用于橫向擴(kuò)散場效應(yīng)晶體管LDMOS、橫向PN二極管、或橫向絕緣柵雙極型晶體管LIGBT，工藝簡單，成本低廉。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體功率器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及橫向功率器件的高壓互連結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

眾所周知，在高壓集成電路HVIC(High Voltage Integrated Circuit)中，用來在同一顆芯片上的高壓端和低壓端之間傳輸電流信號的高壓互連線(High VoltageInterconnection，簡稱HVI)是影響HVIC發(fā)展的關(guān)鍵因素。由高壓部分連出HVI直接跨過器件表面，影響器件表面的電場分布，導(dǎo)致局部電場過大，顯著降低了擊穿電壓。而反向偏置時，HVI相對于器件表面帶正電，引入了額外的縱向垂直電場，從而增加了器件的表面電場峰值，降低了擊穿電壓，并且可能會造成嚴(yán)重的熱載流子注入。HVI對HVIC帶來了不可避免的負(fù)面影響，因此如何降低HVI器件和電路的影響一直是專家學(xué)者研究的熱點。

SOI橫向功率器件的基本結(jié)構(gòu)是RESURF(Reduced Surface Field)結(jié)構(gòu)，附圖1給出了一個典型的常規(guī)SOI RESURF LDMOS高壓互連器件的三維結(jié)構(gòu)示意圖，它是由半導(dǎo)體襯底1，外延層2，外延層2包括作為漂移區(qū)的半導(dǎo)體區(qū)域3、半導(dǎo)體漏區(qū)5、半導(dǎo)體體區(qū)6、半導(dǎo)體體接觸區(qū)7、半導(dǎo)體源區(qū)8，柵氧化層9，柵極10，源極金屬11，漏極金屬12，金屬前絕緣介質(zhì)層13，高壓互連金屬線15組成。在該結(jié)構(gòu)中，HVI直接跨過高電位柵驅(qū)動極的高壓結(jié)終端和整個漂移區(qū)，其高電勢導(dǎo)致下方漂移區(qū)的電場分布發(fā)生改變，從而惡化了器件及高壓結(jié)終端的擊穿性能。

申請?zhí)枮椋篊N201210519390.4的中國專利，在高壓互連結(jié)構(gòu)中采用了雙層部分多晶屏蔽場板，如附圖2所示。它在金屬前絕緣介質(zhì)層11上制作第一層多晶屏蔽場板12、第二層多晶屏蔽場板13，源極7與第二層屏蔽場板源端子場板相連，漏極9與第一層屏蔽場板漏端子場板相連。該結(jié)構(gòu)利用雙層場板的電容偶合作用，極大增加了互連線與器件之間等效電容的面積，減少了高壓互連場致電荷量，從而很好地屏蔽了高壓互連線效應(yīng)。但是該結(jié)構(gòu)引入了雙層部分多晶屏蔽場板，增加了工藝復(fù)雜性和器件成本。

Chen WJ等人在文獻(xiàn)“ANovel Structure with Multiple Equipotential Ringsfor Shielding the Influence ofaHighVoltage Interconnection”中提出了一種多等位環(huán)LDMOS結(jié)構(gòu)，如附圖3 所示。它在金屬前絕緣介質(zhì)層增加了多個多晶硅場板12，并且多晶硅場板的一端與硅表面相連，形成了等位環(huán)，7是p-top層。該結(jié)構(gòu)利用多等位環(huán)實現(xiàn)高壓屏蔽，提高器件的擊穿電壓，但是多等位環(huán)及p-top層的存在增加了工藝的復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種橫向功率器件的高壓互連結(jié)構(gòu)，采用該結(jié)構(gòu)，利用高K(高介電常數(shù))絕緣區(qū)可以調(diào)制HVI引起的表面電場分布，屏蔽HVI的影響，避免擊穿電壓的降低。此外，該結(jié)構(gòu)工藝簡單，僅需增加一塊掩膜版就能實現(xiàn)高K介質(zhì)區(qū)域，并與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝完全兼容，成本較低。

本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：