專利名稱：一種部分場板屏蔽的高壓互連結(jié)構(gòu)的制作方法
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，涉及高壓互連結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
功率集成電路已經(jīng)在通信、電源管理、馬達(dá)控制等領(lǐng)域取得巨大的發(fā)展，并將繼續(xù)受到更廣泛的關(guān)注。功率集成電路將高壓器件與低壓控制電路集成在一起帶來一系列的好處的同時，對電路設(shè)計(jì)也帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。隨著集成度的增高，以及更高的互連電壓要求，具有高電位的高壓互連線(Highvoltage Interconnect ion,簡稱HVI)在跨過橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管LDMOS (Lateral Double-Diffused M0SFET)等高壓器件與隔離區(qū)的表面局部區(qū)域時,會導(dǎo) 致電力線局部集中，在器件的表面產(chǎn)生場致電荷，使表面電場急劇增大，嚴(yán)重影響器件的擊穿電壓。高壓互連電路常常使用浮空場板來屏蔽高壓線對器件耐壓的有害影響。然而，在傳統(tǒng)的浮空場板屏蔽結(jié)構(gòu)中，浮空場板的存在會導(dǎo)致器件在同樣漂移區(qū)長度下的橫向擊穿耐壓的降低，因此器件的尺寸也必須增加，使器件的開態(tài)電流能力較無場板的結(jié)構(gòu)會有所下降，器件成本與布局難度也相應(yīng)增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對在傳統(tǒng)具有浮空場板的高壓互連結(jié)構(gòu)中，無高壓互連線跨過的器件表面處的場板對器件橫向耐壓的不利影響，提供一種部分場板屏蔽的高壓互連技術(shù)。與傳統(tǒng)具有浮空場板的高壓互連結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明在不影響浮空場板對高壓互連線效應(yīng)的屏蔽作用、保證器件耐壓的基礎(chǔ)上，減小了器件尺寸，增加了器件的開態(tài)電流能力。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種部分場板屏蔽的高壓互連結(jié)構(gòu)，用于具有高壓互連線的跑道型橫向功率器件中，包括雙層部分多晶屏蔽場板和高壓互連線；所述雙層部分多晶屏蔽場板僅存在于高壓互連線跨過的器件表面層中，無高壓互連線跨越的器件表面沒有多晶屏蔽場板；所述雙層部分多晶屏蔽場板由第一層場板和第二層場板構(gòu)成，其中第二層場板位于第一層場板與高壓互連線之間；兩層場板在器件表面層中呈非連續(xù)分布狀，且兩層場板之間交錯分布并相距適當(dāng)?shù)木嚯x。根據(jù)器件結(jié)構(gòu)與版圖情況，本發(fā)明中的雙層部分多晶屏蔽場板可選擇4種不同的連接方式，分別為I)跑道型橫向功率器件的源極與雙層部分多晶場板的第二層場板中位于器件源端的子場板相連，跑道型橫向功率器件的漏極與雙層部分多晶場板的第一層場板中位于器件漏端的子場板相連，如圖3所示。2)跑道型橫向功率器件的源極與雙層部分多晶場板的第二層場板中位于器件源端的子場板相連，跑道型橫向功率器件的漏極與雙層部分多晶場板的第二層場板中位于器件漏端的子場板相連，如圖6所示。3)跑道型橫向功率器件的源極與雙層部分多晶場板的第一層場板中位于器件源端的子場板相連，跑道型橫向功率器件的漏極與雙層部分多晶場板的第一層場板中位于器件漏端的子場板相連，如圖7所示。4)跑道型橫向功率器件的源極與雙層部分多晶場板的第一層場板中位于器件源端的子場板相連，跑道型橫向功率器件的漏極與雙層部分多晶場板的第二層場板中位于器件漏端的子場板相連，如圖8所示。本發(fā)明提供的部分場板屏蔽的高壓互連結(jié)構(gòu)，在較低電壓下使用時，亦可省略第二層場板，只保留第一層場板，構(gòu)成單層部分多晶場板的屏蔽技術(shù)。下面通過多晶浮空場板對器件耐壓的影響的分析說明本發(fā)明專利的原理。在具有雙層多晶浮空場板的器件表面，該雙層場板通過電容耦合作用，增大了互 連線與器件表面之間等效MOS電容的電容板面積，即減小了該等效電容值，使器件表面產(chǎn)生的高壓互連場致電荷量減少，從而起到屏蔽高壓互連線效應(yīng)的作用，保護(hù)了器件耐壓。然而，傳統(tǒng)雙層浮空場板結(jié)構(gòu)中，在無高壓互連線跨越的橫向器件表面，由于多晶浮空場板可視為等勢體，等勢線僅可在場板之間的位置均勻排布，故該浮空場板的存在，將會使器件的有效漂移區(qū)長度小于器件的實(shí)際漂移區(qū)長度。因此，在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，為了保證器件的橫向耐壓能力，器件在沒有高壓互連線跨過的表面的漂移區(qū)必須與具有高壓互連線的器件表面的漂移區(qū)長度一致。在本發(fā)明中，雙層多晶浮空(屏蔽)場板僅位于高壓互連線跨過的器件表面，在其他位置的器件表面沒有浮空場板的存在。在這種結(jié)構(gòu)中，部分的多晶浮空場板可以有效完成屏蔽高壓互連線效應(yīng)的作用；同時，在高壓互連線未跨過的器件表面，由于無浮空場板的存在，器件的有效漂移區(qū)長度等于實(shí)際漂移區(qū)長度，在橫向耐壓相等的情況下，此處器件的漂移區(qū)長度可以明顯小于多晶浮空場板存在的器件表面處的漂移區(qū)長度。較短的漂移區(qū)可以增強(qiáng)器件的開態(tài)電流能力，同時減小功率器件的尺寸，在版圖布局和制造成本上也更加有優(yōu)勢。


圖I為使用傳統(tǒng)雙層浮空場板的具有高壓互連的器件。圖2為使用本發(fā)明的雙層浮空場板的具有高壓互連的器件。圖3為沿圖1，圖2中AA'線的器件截面圖。圖4為沿圖I中BB'線的器件截面圖。圖5為沿圖2中BB'線的器件截面圖。圖6為雙層多晶屏蔽場板的第二種排布和接法。圖7為雙層多晶屏蔽場板的第三種排布和接法。圖8為雙層多晶屏蔽場板的第四種排布和接法。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。一種部分場板屏蔽的高壓互連結(jié)構(gòu)，用于具有高壓互連線的跑道型橫向功率器件中，包括雙層部分多晶屏蔽場板和高壓互連線；所述雙層部分多晶屏蔽場板僅存在于高壓互連線跨過的器件表面層中，無高壓互連線跨越的器件表面沒有多晶屏蔽場板；所述雙層部分多晶屏蔽場板由第一層場板和第二層場板構(gòu)成，其中第二層場板位于第一層場板與高壓互連線之間；兩層場板在器件表面層中呈非連續(xù)分布狀，且兩層場板之間交錯分布并相距適當(dāng)?shù)木嚯x。本發(fā)明提供的部分場板屏蔽的高壓互連結(jié)構(gòu)，與具有高壓互連的傳統(tǒng)浮空場板技術(shù)相比，本發(fā)明在不影響傳統(tǒng)浮空場板技術(shù)對高壓互連線效應(yīng)的屏蔽作用，保證器件耐壓的基礎(chǔ)上，減小了器件尺寸，增加了器件的開態(tài)電流能力。圖I為使用傳統(tǒng)雙層浮空場板的具有高壓互連的器件。其中I是橫向功率器件的源柵極，2是橫向功率器件的漏極，3是I層浮空多晶場板，4是II層浮空多晶場板，5是高 壓互連線。圖2為使用本發(fā)明的雙層浮空場板的具有高壓互連的器件。其中I是橫向功率器件的源柵極，2是橫向功率器件的漏極，3是橫向功率器件的漂移區(qū)，4是I層浮空多晶場板，5是II層浮空多晶場板，6是高壓互連線。圖3為沿圖1，圖2中AA'線的器件截面圖。以N型溝道器件為例，其中I為P型襯底，2為N型雜質(zhì)區(qū)，3是P型阱區(qū)，4、5分別是源極的P型雜質(zhì)重?fù)诫s區(qū)和N型雜質(zhì)重?fù)诫s區(qū)，6是漏極的N型雜質(zhì)重?fù)诫s區(qū)，7是與第二層屏蔽場板源端子場板相連的源極，8是多晶硅柵極，9是與第一層屏蔽場板漏端子場板相連的漏極，10是柵氧化層，11是金屬前絕緣介質(zhì)層，12是第一層多晶屏蔽場板，13是第二 I層多晶屏蔽場板，14是高壓互連線。該雙層場板通過電容耦合作用，增大了互連線與器件表面之間等效MOS電容的電容板面積，即減小了該等效電容值，使器件表面產(chǎn)生的高壓互連場致電荷量減少，從而起到屏蔽高壓互連線效應(yīng)的作用，保護(hù)了器件耐壓。圖4為沿圖I中BB'線的器件截面圖。以N型溝道器件為例，其中I為P型襯底，2為N型雜質(zhì)區(qū)，3是P型阱區(qū)，4、5分別是源極的P型雜質(zhì)重?fù)诫s區(qū)和N型雜質(zhì)重?fù)诫s區(qū)，6是漏極的N型雜質(zhì)重?fù)诫s區(qū)，7是與第二層屏蔽場板源端子場板相連的源極，8是多晶硅柵極，9是與第一層屏蔽場板漏端子場板相連的漏極，10是柵氧化層，11是金屬前絕緣介質(zhì)層，12是第一層多晶屏蔽場板，13是第二 I層多晶屏蔽場板。由于多晶屏蔽場板可視為等勢體，等勢線僅可在場板之間的位置均勻排布，故該浮空(屏蔽)場板的存在，將會使器件的有效漂移區(qū)長度小于器件的實(shí)際漂移區(qū)長度。因此，在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，為了保證器件的橫向耐壓能力，器件在沒有高壓互連線跨過的表面的漂移區(qū)必須與圖3中具有高壓互連線的器件表面的漂移區(qū)長度一致。圖5為沿圖2中BB'線的器件截面圖。以N型溝道器件為例，其中I為P型襯底，2為N型雜質(zhì)區(qū)，3是P型阱區(qū)，4、5分別是源極的P型雜質(zhì)重?fù)诫s區(qū)和N型雜質(zhì)重?fù)诫s區(qū)，6是漏極的N型雜質(zhì)重?fù)诫s區(qū)，7是源極，8是多晶硅柵極，9是漏極，10是柵氧化層，11是金屬前絕緣介質(zhì)層。圖6為雙層多晶屏蔽場板的第二種排布和接法。以N型溝道器件為例，其中I為P型襯底，2為N型雜質(zhì)區(qū)，3是P型阱區(qū)，4、5分別是源極的P型雜質(zhì)重?fù)诫s區(qū)和N型雜質(zhì)重?fù)诫s區(qū)，6是漏極的N型雜質(zhì)重?fù)诫s區(qū)，7是與第二層屏蔽場板源端子場板相連的源極，8是多晶硅柵極，9是與第二層屏蔽場板漏端子場板相連的漏極，10是柵氧化層，11是金屬前絕介質(zhì)層，12是第一層多晶屏蔽場板，13是第二層多晶屏蔽場板，14是高壓互連線。圖7為雙層多晶屏蔽場板的第三種排布和接法。以N型溝道器件為例，其中I為P型襯底，2為N型雜質(zhì)區(qū)，3是P型阱區(qū)，4、5分別是源極的P型雜質(zhì)重?fù)诫s區(qū)和N型雜質(zhì)重?fù)诫s區(qū)，6是漏極的N型雜質(zhì)重?fù)诫s區(qū)，7是與第一層屏蔽場板源端子場板相連的源極，8是多晶硅柵極，9是與第一層屏蔽場板漏端子場板相連的漏極，10是柵氧化層，11是金屬前絕緣介質(zhì)層，12是第一層多晶屏蔽場板，13是第二層多晶屏蔽場板，14是高壓互連線。圖8為雙層多晶屏蔽場板的第四種排布和接法。以N型溝道器件為例，其中I為P型襯底，2為N型雜質(zhì)區(qū)，3是P型阱區(qū)，4、5分別是源極的P型雜質(zhì)重?fù)诫s區(qū)和N型雜質(zhì)重?fù)诫s區(qū)，6是漏極的N型雜質(zhì)重?fù)诫s區(qū)，7是與第一層屏蔽場板源端子場板相連的源極，8是多晶硅柵極，9是與第二層屏蔽場板漏端子場板相連的漏極，10是柵氧化層，11是金屬前 絕緣介質(zhì)層，12是第一層多晶屏蔽場板，13是第二層多晶屏蔽場板，14是高壓互連線。綜上所述，本發(fā)明提供一種部分場板屏蔽的高壓互連結(jié)構(gòu)，在無高壓互連線跨過的器件表面沒有浮空場板的存在，因此在橫向耐壓相等的情況下，此處器件的漂移區(qū)長度可以明顯小于多晶浮空場板存在的器件表面處的漂移區(qū)長度。較短的漂移區(qū)可以減小器件的導(dǎo)通電阻，同時減小功率器件的尺寸，在版圖布局和制造成本上也更加有優(yōu)勢。與具有高壓互連的傳統(tǒng)浮空場板結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明在不影響浮空場板對高壓互連線效應(yīng)的屏蔽作用，保證器件耐壓的基礎(chǔ)上，減小了器件尺寸，增加了器件的開態(tài)電流能力。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡是本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種部分場板屏蔽的高壓互連結(jié)構(gòu)，用于具有高壓互連線的跑道型橫向功率器件中，包括雙層部分多晶屏蔽場板和高壓互連線；所述雙層部分多晶屏蔽場板僅存在于高壓互連線跨過的器件表面層中，無高壓互連線跨越的器件表面沒有多晶屏蔽場板；所述雙層部分多晶屏蔽場板由第一層場板和第二層場板構(gòu)成，其中第二層場板位于第一層場板與高壓互連線之間；兩層場板在器件表面層中呈非連續(xù)分布狀，且兩層場板之間交錯分布并相距適當(dāng)?shù)木嚯x。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的部分場板屏蔽的高壓互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，跑道型橫向功率器件的源極與雙層部分多晶場板的第二層場板中位于器件源端的子場板相連，跑道型橫向功率器件的漏極與雙層部分多晶場板的第一層場板中位于器件漏端的子場板相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的部分場板屏蔽的高壓互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，跑道型橫向功率器件的源極與雙層部分多晶場板的第二層場板中位于器件源端的子場板相連，跑道型橫向功率器件的漏極與雙層部分多晶場板的第二層場板中位于器件漏端的子場板相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的部分場板屏蔽的高壓互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，跑道型橫向功率器件的源極與雙層部分多晶場板的第一層場板中位于器件源端的子場板相連，跑道型橫向功率器件的漏極與雙層部分多晶場板的第一層場板中位于器件漏端的子場板相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的部分場板屏蔽的高壓互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，跑道型橫向功率器件的源極與雙層部分多晶場板的第一層場板中位于器件源端的子場板相連，跑道型橫向功率器件的漏極與雙層部分多晶場板的第二層場板中位于器件漏端的子場板相連。
全文摘要
一種部分場板屏蔽的高壓互連結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體功率器件技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明用于具有高壓互連線的跑道型橫向功率器件中，包括雙層部分多晶屏蔽場板和高壓互連線；所述雙層部分多晶屏蔽場板僅存在于高壓互連線跨過的器件表面層中，無高壓互連線跨越的器件表面沒有多晶屏蔽場板；所述雙層部分多晶屏蔽場板由第一層場板和第二層場板構(gòu)成，其中第二層場板位于第一層場板與高壓互連線之間；兩層場板在器件表面層中呈非連續(xù)分布狀，且兩層場板之間交錯分布并相距適當(dāng)?shù)木嚯x。本發(fā)明與具有高壓互連的傳統(tǒng)浮空場板結(jié)構(gòu)相比，在不影響浮空場板對高壓互連線效應(yīng)的屏蔽作用，保證器件耐壓的基礎(chǔ)上，減小了器件尺寸，增加了器件的開態(tài)電流能力。
文檔編號H01L23/552GK102945839SQ201210519390
公開日2013年2月27日 申請日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者喬明, 張昕, 許琬, 李燕妃, 周鋅, 吳文杰, 張波 申請人:電子科技大學(xué)