具有金屬層于漂移區(qū)之上的半導(dǎo)體元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體元件，且更特別是有關(guān)于一種具有金屬層于漂移區(qū)之 上的半導(dǎo)體元件。
【背景技術(shù)】
[0002] 超高壓半導(dǎo)體兀件（Ultra-highvoltagesemiconductordevice)是廣泛地使 用于顯示元件、可攜式元件、與許多其他應(yīng)用中。超高壓半導(dǎo)體元件的設(shè)計(jì)目標(biāo)是在室溫 與高溫環(huán)境中皆包括高的崩潰電壓（breakdownvoltage)、低的特定導(dǎo)通電阻（specific on-resistance)、與高的可靠度。然而，由于超高壓半導(dǎo)體元件的尺寸縮減,欲達(dá)成這些設(shè) 計(jì)目標(biāo)變得極具挑戰(zhàn)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，一種半導(dǎo)體元件，包括一襯底、一漂移區(qū)（drift region)、一絕緣層、一柵極層（gatelayer)以及一金屬層。漂移區(qū)配置于襯底中。絕緣層 配置于襯底之上且覆蓋漂移區(qū)，絕緣層包括一第一邊緣與一第二邊緣，第二邊緣相對(duì)于第 一邊緣。柵極層配置于襯底之上且覆蓋絕緣層的第一邊緣。金屬層配置于襯底與絕緣層之 上，金屬層包括一金屬部分，金屬部分連接于柵極層且重疊于絕緣層的第一邊緣。金屬部分 包括一第一邊緣，金屬部分的第一邊緣位于比金屬部分的相對(duì)的一第二邊緣更接近于絕緣 層的一中央部分之處。沿一通道長(zhǎng)度方向由金屬部分的第一邊緣至絕緣層的第一邊緣的一 距離是a。由絕緣層的第一邊緣至絕緣層的第二邊緣的一距離是L。a/L比值是等于或高于 0. 46 〇
[0004] 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，一種半導(dǎo)體元件包括一襯底、一漂移區(qū)、一絕緣層、一 柵極層以及一金屬層。漂移區(qū)配置于襯底中。絕緣層配置于襯底之上且覆蓋漂移區(qū)，絕緣 層包括一第一邊緣與一第二邊緣，第二邊緣相對(duì)于第一邊緣。柵極層配置于襯底之上且覆 蓋絕緣層的第一邊緣。金屬層配置于襯底與絕緣層之上，金屬層包括一金屬部分，金屬部分 是可連接以接收一開(kāi)機(jī)電壓且重疊于絕緣層。金屬部分包括一第一邊緣，該第一邊緣位于 比該金屬部分的相對(duì)的一第二邊緣更接近于絕緣層的一中央部分之處。沿一通道長(zhǎng)度方向 由金屬部分的第一邊緣至絕緣層的第二邊緣的一距離是a。由絕緣層的第一邊緣至絕緣層 的第二邊緣的一距離是L。b/L比值是等于或低于0. 3。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，一種集成電路包括一襯底、一漂移區(qū)、一絕緣層、一柵 極層以及一金屬層。襯底包括一高側(cè)操作區(qū)、一低側(cè)操作區(qū)與一超高壓金屬氧化物半導(dǎo)體 區(qū)，超高壓金屬氧化物半導(dǎo)體區(qū)是配置于高側(cè)操作區(qū)與低側(cè)操作區(qū)之間。漂移區(qū)配置于襯 底的超高壓金屬氧化物半導(dǎo)體區(qū)中。絕緣層配置于襯底之上且覆蓋漂移區(qū)，絕緣層包括一 第一邊緣與一第二邊緣，第二邊緣相對(duì)于第一邊緣。柵極層配置于襯底之上且覆蓋絕緣層 的第一邊緣。金屬層配置于襯底與絕緣層之上，金屬層包括一金屬部分，金屬部分是連接于 柵極層且重疊于絕緣層的第一邊緣。金屬部分包括一第一邊緣，第一邊緣位于比金屬部分 的相對(duì)的一第二邊緣更接近于絕緣層的一中央部分之處。沿一通道長(zhǎng)度方向由金屬部分的 第一邊緣至絕緣層的第一邊緣的一距離是a。由絕緣層的第一邊緣至絕緣層的第二邊緣的 一距離是L。a/L比值是等于或高于0. 46。
【附圖說(shuō)明】
[0006] 圖1繪示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的具有超高壓金屬氧化物半導(dǎo)體元件 (Ultra-HighVoltageMetal-Oxide-Semiconductordevice，UHVMOSdevice)的集成電 路的上視圖。
[0007] 圖2A繪示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的超高壓金屬氧化物半導(dǎo)體元件的上視圖。
[0008] 圖2B繪示僅繪示金屬層及沒(méi)有絕緣層形成的氧化定義區(qū)域（OxideDefinedarea, 0Darea)的圖2A的超高壓金屬氧化物半導(dǎo)體元件的另一個(gè)上視圖。
[0009] 圖2C繪示沿著圖2A的A-A'剖面線的超高壓金屬氧化物半導(dǎo)體元件的剖面圖。
[0010] 圖3繪示不同的樣品1至樣品6的崩潰電壓（breakdownvoltage,BVD)試驗(yàn)結(jié)果 的示意圖。
[0011] 【符號(hào)說(shuō)明】
[0012] 100:集成電路
[0013] 100a、100b:阱
[0014] 110:高壓側(cè)操作區(qū)
[0015] 120:低壓側(cè)操作區(qū)
[0016] 130、140:超高壓金屬氧化物半導(dǎo)體元件
[0017] 150:金屬層
[0018] 160:超高壓金屬氧化物半導(dǎo)體區(qū)
[0019] 170:自屏蔽區(qū)
[0020]180:高壓內(nèi)連區(qū)
[0021] 200:襯底
[0022]211、212、213:N型埋入層
[0023]221、222 :高壓N型阱
[0024]231、232、233:P型阱
[0025] 240:漂移區(qū)
[0026] 240a:第一部分
[0027] 240b:第二部分
[0028]242:P型頂層
[0029]244:N型階層
[0030] 250:絕緣層
[0031]251、252、253、254 :場(chǎng)氧化部分
[0032]252a、252b、343a、343b、344a、344b:邊緣
[0033] 260:柵極氧化層
[0034] 270:柵極層
[0035] 280 :間隔物
[0036] 291、292、293 :N+區(qū)
[0037] 300 :P+ 區(qū)
[0038] 310:層間介電層
[0039] 320:第一金屬層
[0040] 321、322、323、324、325、326:第一金屬層部分
[0041] 330:金屬間介電層
[0042] 340:第二金屬層
[0043] 341、342、343、344、345:第二金屬層部分
[0044]C:中央部分
[0045]a、b、L:距離
[0046] A-A'：剖面線
[0047]Vbulk :本體電壓
[0048]VB:開(kāi)機(jī)電壓
[0049]VD :漏極電壓
[0050]VG:柵極電壓
[0051]Vs:源極電壓
[0052]0D :氧化定義區(qū)域
[0053]B :基極端
[0054] D :漏極端
[0055] G :柵極端
[0056]S:源極端
【具體實(shí)施方式】
[0057] 下文中將參照所附圖式對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)地解說(shuō)。所有圖式當(dāng)中將盡可 能地使用相同的元件符號(hào)來(lái)表示相同的或類似的部件。
[0058] 圖1繪示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的具有超高壓金屬氧化物半導(dǎo)體元件 (Ultra-HighVoltageMetal-Oxide-Semiconductordevice，UHVMOSdevice)的集成電路 (IC) 100的上視圖。如圖1所示，集成電路100是形成于具有2個(gè)阱100a與100b的襯底上。 襯底包括一高壓側(cè)操作區(qū)（HighvoltageSideOperatingRegion,HS0R) 110以及一低壓 側(cè)操作區(qū)（LowvoltageSideOperatingRegion，LS0R) 120。高壓側(cè)操作區(qū) 110 是位于通 過(guò)2個(gè)阱100a與100b所圍繞的區(qū)域之內(nèi)。低壓側(cè)操作區(qū)120是位于通過(guò)2個(gè)阱100a與 l〇〇b所圍繞的區(qū)域的左側(cè)以及下側(cè)。集成電路100包括位于高壓側(cè)操作區(qū)110與低壓側(cè)操 作區(qū)120之間的2個(gè)超高壓金屬氧化物半導(dǎo)體元件130與140。超高壓金屬氧化物半導(dǎo)體元 件130與140為相似的結(jié)構(gòu)，但可具有不同的操作電壓，例如是柵極電壓（gatevoltage)、 源極電壓（sourcevoltage)、漏極電壓（drainvoltage)、與體電壓（bulkvoltage)。超高 壓金屬氧化物半導(dǎo)體元件130與140皆具有高于500伏特（V)的相對(duì)高的崩潰電壓。雖然 圖1僅繪示2個(gè)超高壓金屬氧化物半導(dǎo)體元件130與140,仍可形成另外的半導(dǎo)體元件（例 如是低電壓金屬氧化物半導(dǎo)體兀件（Low-VoltageMetal-Oxide-Semiconductordevice， LVM0Sdevice)、雙極結(jié)晶體管（BipolarJunctionTransistors，BJTs)、電容、電阻等等） 于高壓側(cè)操作區(qū)110中。形成于高壓側(cè)操作區(qū)110中的半導(dǎo)體元件是連接于高于500伏特 的接地電壓（groundvoltage)。相似地，另外的半導(dǎo)體元件（例如是低電壓金屬氧化物半 導(dǎo)體元件、雙極結(jié)晶體管、電容、電阻等等）可形成于低壓側(cè)操作區(qū)120中。形成于低壓側(cè)操 作區(qū)120中的半導(dǎo)體元件是連接于約0伏特的接地電壓。本文所述的接地電壓是指一參考 電壓。集成電路100亦包括圍繞高壓側(cè)操作區(qū)110的一金屬層150。在操作集成電路100 的期間，是施加一開(kāi)機(jī)電壓（bootvoltage,VB)于金屬層150。
[0059] 圖2A是根據(jù)一實(shí)施例的超高壓金屬氧化物半導(dǎo)體元件130的放大上視圖。圖2B 是圖2A的超高壓金屬氧化物半導(dǎo)體元件130的另一個(gè)放大上視圖，僅繪示金屬層及沒(méi)有絕 緣層形成的氧化定義（OxideDefined,