CN101789444A - 一种可提高mos管击穿电压的第一层金属 - Google Patents

一种可提高mos管击穿电压的第一层金属 Download PDF

Info

Publication number
CN101789444A
CN101789444A CN201010102332A CN201010102332A CN101789444A CN 101789444 A CN101789444 A CN 101789444A CN 201010102332 A CN201010102332 A CN 201010102332A CN 201010102332 A CN201010102332 A CN 201010102332A CN 101789444 A CN101789444 A CN 101789444A
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal
grid
ground floor
oxide
puncture voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201010102332A
Other languages
English (en)
Inventor
刘正超
唐树澍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Original Assignee
Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp filed Critical Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority to CN201010102332A priority Critical patent/CN101789444A/zh
Publication of CN101789444A publication Critical patent/CN101789444A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42372—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out
    • H01L29/4238—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out characterised by the surface lay-out
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7816—Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0642—Isolation within the component, i.e. internal isolation
    • H01L29/0649—Dielectric regions, e.g. SiO2 regions, air gaps
    • H01L29/0653—Dielectric regions, e.g. SiO2 regions, air gaps adjoining the input or output region of a field-effect device, e.g. the source or drain region

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

本发明提供一种可提高MOS管击穿电压的第一层金属。现有技术中与栅极连接的第一层金属仅包括栅极覆盖范围内且与金属插塞连接的第一单元，无法通过扩大0V电势的范围且将高电场尽可能的推向漏极，从而导致MOS管击穿电压较低。本发明的可提高MOS管击穿电压的第一层金属包括相互连接且分别位于栅极覆盖范围内外的第一单元和第二单元，所述第二单元位于栅极外靠近漏极的一侧。本发明可有效扩大0V电势的范围，并将高电场尽可能的推向漏极，使电场分布变得更加均匀，如此可有效提高MOS管的击穿电压。

Description

一种可提高MOS管击穿电压的第一层金属
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种可提高MOS管击穿电压的第一层金属。
背景技术
MOS管的击穿电压(Breakdown Voltage)是指在栅极接地的情况下，流过漏源极电流为一个特定值时的漏源电压，其是MOS管击穿前能连续加在漏源极的最高瞬间的电压值。击穿电压是衡量MOS管耐压程度的关键参数，其越大代表MOS管的耐压性能越好。对于工作在高压或高频的功率MOS管来说，击穿电压显得尤为重要。现常用的功率MOS管为横向扩散金属氧化物半导体晶体管(Lateral Diffused Medal Oxide Semiconductor；简称LDMOS)。
MOS管的击穿电压受源漏极、硅衬底和栅极的影响，现有技术中通过改善源漏极、硅衬底和栅极来提高MOS管的击穿电压已渐近极限。由于MOS管的击穿电压是在栅极接地的状况下测得的，因此与栅极直接相连的第一层金属对击穿电压也有着一定的影响。
参见图1和图2，图1显示了现有技术中具有第一层金属的LDMOS的俯视示意图，图2显示了图1中的A-A向剖视示意图，如图所示，LDMOS包括硅衬底11、源极阱12、漂移区13、漏极14、栅极15、源极16、基极17、栅极侧墙18、介质层31和第一层金属。漏极14、栅极15、源极16和基极17上还分别制作有漏极金属硅化物14’、栅极金属硅化物15’、源极金属硅化物16’和基极金属硅化物17’。该基极17设置在浅沟槽隔离结构21和22间且通过浅沟槽隔离结构22与源极16隔离。该漏极14通过浅沟槽隔离结构24与硅衬底11隔离，浅沟槽隔离结构23位于漂移区13靠近栅极15的一端且其部分位于栅极15和栅极侧墙18覆盖范围内。
第一层金属包括栅极15覆盖范围内的第一单元41，该第一单元41包括通过金属插塞32与栅极15直接连接的插塞区410和与插塞区连接的非插塞区412。在现有技术中，该第一单元41也可仅包括通过金属插塞32与栅极15直接连接的插塞区410。该第一层金属还包括通过金属插塞分别与漏极14、源极16和基极17连接的第一漏极金属44、第一源极金属46和第一基极金属47。
参见图3，结合参见图1和图2，图3显示了测得图1和图2所示的LDMOS的击穿电压时紧靠浅沟槽隔离结构23下部漂移区13的电场强度分布示意图，如图所示，X轴的正向指向漏极14方向，电场强度分布线L1与X轴和Y轴所形成图形的面积即为击穿电压，经计算得出击穿电压为62.6V。
参见图4，结合参见图1和图2，图4显示了测得图1和图2所示的LDMOS的击穿电压时的等势线分布示意图，从图中可以看出，浅沟槽隔离结构23下的等势线较分散且离漏极14较远，从而导致击穿电压不够高。
因此，如何提供一种可提高MOS管击穿电压的第一层金属以扩大0V电势的范围且将高电场尽可能的推向漏极，并提高电场分布的均匀性，从而有效提高MOS管的击穿电压，已成为业界亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可提高MOS管击穿电压的第一层金属，通过所述第一层金属可扩大0V电势的范围且将高电场尽可能的推向漏极，使电场分布变得更加均匀，从而有效提高击穿电压。
本发明的目的是这样实现的：一种可提高MOS管击穿电压的第一层金属，制作在介质层上且通过设置在其中的金属插塞与栅极连接，该第一层金属包括栅极覆盖范围内且与金属插塞连接的第一单元，该第一层金属还包括栅极覆盖范围外且位于靠近漏极一侧的第二单元，该第二单元与第一单元连接。
在上述的可提高MOS管击穿电压的第一层金属中，该第一单元包括通过金属插塞与栅极直接连接的插塞区以及与插塞区连接的非插塞区。
在上述的可提高MOS管击穿电压的第一层金属中，该第一单元包括通过金属插塞与栅极直接连接的插塞区。
在上述的可提高MOS管击穿电压的第一层金属中，该MOS管为横向扩散金属氧化物半导体晶体管，其具有漂移区，该漂移区在靠近栅极的一端设置有浅沟槽隔离结构。
在上述的可提高MOS管击穿电压的第一层金属中，该第二单元覆盖该浅沟槽隔离结构。
在上述的可提高MOS管击穿电压的第一层金属中，该介质层为氧化硅。
在上述的可提高MOS管击穿电压的第一层金属中，该金属插塞为钨插塞。
与现有技术中与栅极连接的第一层金属仅包括栅极覆盖范围内且与金属插塞连接的第一单元，从而无法通过扩大0V电势的范围且将高电场尽可能的推向漏极相比，本发明的可提高MOS管击穿电压的第一层金属还包括栅极覆盖范围外靠近漏极且与第一单元连接的第二单元，从而有效扩大了0V电势的范围，并将高电场尽可能的推向漏极，使电场分布变得更加均匀，如此有效提高了MOS管的击穿电压。
附图说明
本发明的可提高MOS管击穿电压的第一层金属由以下的实施例及附图给出。
图1为现有技术中具有第一层金属的LDMOS的俯视示意图；
图2为图1中的A-A向剖视示意图；
图3为测得图1和图2所示的LDMOS的击穿电压时紧靠浅沟槽隔离结构23下部漂移区13的电场强度分布示意图；
图4为测得图1和图2所示的LDMOS的击穿电压时的等势线分布示意图；
图5为具有本发明的可提高MOS管击穿电压的第一层金属的LDMOS的俯视示意图；
图6为图5中的B-B向剖视示意图；
图7为测得图5和图6所示的LDMOS的击穿电压时紧靠浅沟槽隔离结构23下部漂移区13的电场强度分布示意图；
图8为测得图5和图6所示的LDMOS的击穿电压时的等势线分布示意图。
具体实施方式
以下将对本发明的可提高MOS管击穿电压的第一层金属作进一步的详细描述。
参见图5和图6，图5显示了具有本发明的可提高MOS管击穿电压的第一层金属的LDMOS的俯视示意图，图6显示了图5中的B-B向剖视示意图，如图所示，LDMOS包括硅衬底11、源极阱12、漂移区13、漏极14、栅极15、源极16、基极17、栅极侧墙18、介质层31和第一层金属。所述源极阱12和漂移区13设置在所述硅衬底11中且位于栅极15左右两侧，所述源极16和基极17设置在所述源极阱12中，所述漏极14设置在所述漂移区13中。漏极14、栅极15、源极16和基极17上还分别制作有漏极金属硅化物14’、栅极金属硅化物15’、源极金属硅化物16’和基极金属硅化物17’。所述基极17设置在浅沟槽隔离结构21和22间且通过浅沟槽隔离结构22与源极16隔离。所述漏极14通过浅沟槽隔离结构24与硅衬底11隔离，浅沟槽隔离结构23位于漂移区13靠近栅极15的一端且其部分位于栅极15和栅极侧墙18覆盖范围内。
继续参见图5和图6，所述第一层金属包括相互连接的第一单元41和第二单元42，所述第一单元41和第二单元42分别位于栅极15覆盖范围内外且所述第二单元42位于靠近漏极14的一侧，所述第一单元41包括通过金属插塞32与栅极15直接连接的插塞区410和与插塞区410连接的非插塞区412。所述第一层金属还包括通过金属插塞分别与漏极14、源极16和基极17连接的第一漏极金属44、第一源极金属46和第一基极金属47。
当测试图5和图6所示的LDMOS的击穿电压时，需要将栅极15接置为0V电势，此时与栅极相连的第一单元41和第二单元42均为0V电势，如此将会扩大了0V电势的范围，有助于将高电场推向漏极14。
参见图7，结合参见图5和图6，图7显示了测得图5和图6所示的LDMOS的击穿电压时紧靠浅沟槽隔离结构23下部漂移区13的电场强度分布示意图，如图所示，X轴的正向指向漏极14方向，电场强度分布线L2与X轴和Y轴所形成图形的面积即为图5和图6所示的LDMOS的击穿电压，经计算得出击穿电压为74.2V。本发明的电场强度分布线L2与现有技术中的电场强度分布线L1相比，前者在靠近漏极的部分的电场强度明显大于后者，且前者所覆盖的面积明显大于后者。
参见图8，结合参见图5和图6，图8显示了测得图5和图6所示的LDMOS的击穿电压时的等势线分布示意图，从图中可以看出，由于位于浅沟槽隔离结构23顶上的第二单元42为0V电势，其将位于浅沟槽隔离结构23下的等势线推向了漏极14，从而使靠近漏极的区域电场强度增大。
综上所述，本发明的可提高MOS管击穿电压的第一层金属包括相互连接且分别位于栅极覆盖范围内外的第一单元和第二单元，所述第二单元位于栅极外靠近漏极的一侧，第二单元的设置有效扩大了0V电势的范围，并将高电场尽可能的推向漏极，使电场分布变得更加均匀，如此有效提高了MOS管的击穿电压。

Claims (7)

1.一种可提高MOS管击穿电压的第一层金属，制作在介质层上且通过设置在其中的金属插塞与栅极连接，该第一层金属包括栅极覆盖范围内且与金属插塞连接的第一单元，其特征在于，该第一层金属还包括栅极覆盖范围外且位于靠近漏极一侧的第二单元，该第二单元与第一单元连接。
2.如权利要求1所述的可提高MOS管击穿电压的第一层金属，其特征在于，该第一单元包括通过金属插塞与栅极直接连接的插塞区以及与插塞区连接的非插塞区。
3.如权利要求1所述的可提高MOS管击穿电压的第一层金属，其特征在于，该第一单元包括通过金属插塞与栅极直接连接的插塞区。
4.如权利要求1所述的可提高MOS管击穿电压的第一层金属，其特征在于，该MOS管为横向扩散金属氧化物半导体晶体管，其具有漂移区，该漂移区在靠近栅极的一端设置有浅沟槽隔离结构。
5.如权利要求4所述的可提高MOS管击穿电压的第一层金属，其特征在于，该第二单元覆盖该浅沟槽隔离结构。
6.如权利要求1所述的可提高MOS管击穿电压的第一层金属，其特征在于，该介质层为氧化硅。
7.如权利要求1所述的可提高MOS管击穿电压的第一层金属，其特征在于，该金属插塞为钨插塞。
CN201010102332A 2010-01-28 2010-01-28 一种可提高mos管击穿电压的第一层金属 Pending CN101789444A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010102332A CN101789444A (zh) 2010-01-28 2010-01-28 一种可提高mos管击穿电压的第一层金属

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010102332A CN101789444A (zh) 2010-01-28 2010-01-28 一种可提高mos管击穿电压的第一层金属

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101789444A true CN101789444A (zh) 2010-07-28

Family

ID=42532582

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010102332A Pending CN101789444A (zh) 2010-01-28 2010-01-28 一种可提高mos管击穿电压的第一层金属

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101789444A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103426932A (zh) * 2013-08-29 2013-12-04 上海宏力半导体制造有限公司 双resurf ldmos器件
CN104282667A (zh) * 2014-09-30 2015-01-14 中航（重庆）微电子有限公司 一种mos 静电保护结构及保护方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1385907A (zh) * 2001-05-16 2002-12-18 联华电子股份有限公司 降低等离子损害的导流电路及半导体制造方法
CN1457514A (zh) * 2001-02-27 2003-11-19 皇家菲利浦电子有限公司 具有改进开关特性的硅上绝缘体ld金属氧化物半导体结构
CN1877862A (zh) * 2006-07-03 2006-12-13 崇贸科技股份有限公司 自驱动ldmos晶体管

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1457514A (zh) * 2001-02-27 2003-11-19 皇家菲利浦电子有限公司 具有改进开关特性的硅上绝缘体ld金属氧化物半导体结构
CN1385907A (zh) * 2001-05-16 2002-12-18 联华电子股份有限公司 降低等离子损害的导流电路及半导体制造方法
CN1877862A (zh) * 2006-07-03 2006-12-13 崇贸科技股份有限公司 自驱动ldmos晶体管

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103426932A (zh) * 2013-08-29 2013-12-04 上海宏力半导体制造有限公司 双resurf ldmos器件
CN104282667A (zh) * 2014-09-30 2015-01-14 中航（重庆）微电子有限公司 一种mos 静电保护结构及保护方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103500759B (zh) 具有不同宽度硅柱的高压垂直晶体管
EP2321850B1 (en) LDMOS having a field plate
US8563381B2 (en) Method for manufacturing a power semiconductor device
US7898026B2 (en) LDMOS with double LDD and trenched drain
US8759912B2 (en) High-voltage transistor device
US8035140B2 (en) Method and layout of semiconductor device with reduced parasitics
US20160104766A1 (en) Power Semiconductor Device with Source Trench and Termination Trench Implants
CN107359201B (zh) 沟槽栅超结mosfet
WO2017211105A1 (zh) 一种超结器件、芯片及其制造方法
US8378392B2 (en) Trench MOSFET with body region having concave-arc shape
US9064868B2 (en) Advanced faraday shield for a semiconductor device
CN101777582A (zh) 一种可提高栅氧可靠性的ldmos器件及其制造方法
CN106158927B (zh) 一种优化开关特性的超结半导体器件及制造方法
CN102790089A (zh) 一种漏极下具有埋层的射频ldmos器件
CN101789444A (zh) 一种可提高mos管击穿电压的第一层金属
CN110473908A (zh) 一种具有梯形氧化槽的绝缘层上硅ldmos晶体管
US10312368B2 (en) High voltage semiconductor devices and methods for their fabrication
Li et al. A novel SOI LDMOS with substrate field plate and variable-k dielectric buried layer
CN105047716B (zh) 射频ldmos器件及其制造方法
CN103367431A (zh) Ldmos晶体管及其制造方法
CN101667597A (zh) 一种垂直双扩散mos晶体管测试结构
CN102760771A (zh) 用于rf-ldmos器件的新型栅结构
CN104638003A (zh) 射频ldmos器件及工艺方法
CN103426932A (zh) 双resurf ldmos器件
CN104701368B (zh) 射频ldmos器件及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SHANGHAI HUAHONG GRACE SEMICONDUCTOR MANUFACTURING

Free format text: FORMER OWNER: HONGLI SEMICONDUCTOR MANUFACTURE CO LTD, SHANGHAI

Effective date: 20140514

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20140514

Address after: 201203 Shanghai Zhangjiang hi tech park Zuchongzhi Road No. 1399

Applicant after: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corporation

Address before: 201203 Shanghai Guo Shou Jing Road, Zhangjiang hi tech Park No. 818

Applicant before: Hongli Semiconductor Manufacture Co., Ltd., Shanghai

C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20100728