[发明专利]用于高电压MOS晶体管的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造，具体而言，涉及高电压MOS晶体管。

背景技术

由于各种电子元件(例如，晶体管、二极管、电阻器、电容器等)的集成密度的提高，半导体产业经历了快速发展。大多数情况下，集成密度的这种提高源自缩小半导体工艺节点(例如，缩小工艺节点至低于20nm节点)。随着半导体器件按比例缩小，需要新技术来维持一代到下一代的电子元件的性能。例如，对于高功率应用期望高击穿电压晶体管。

随着半导体技术的进展，金属氧化物半导体(MOS)晶体管已经广泛用于现今的集成电路中。MOS晶体管是电压控制器件。当对MOS晶体管的栅极施加控制电压并且控制电压高于MOS晶体管的阈值时，在MOS晶体管的漏极和源极之间建立导电通道。结果，电流在MOS晶体管的漏极和源极之间流动，另一方面，当控制电压小于MOS晶体管的阈值时，MOS晶体管因而关闭。

MOS晶体管可以包括两大类。一类是n沟道MOS晶体管；另一类是p沟道MOS晶体管。根据结构差异，可以将MOS晶体管进一步分成三个子类：平面MOS晶体管、横向双扩散MOS晶体管和垂直双扩散MOS晶体管。与其他MOS晶体管相比，横向双扩散MOS晶体管能够传送更多的电流/单位面积同时保持高击穿电压。横向双扩散MOS晶体管可以可选地被称为高电压MOS晶体管。

为了提高高电压MOS晶体管的可靠性，可以对高电压MOS晶体管实施各种合格性测试。例如，实施高温反向偏压(HTRB)测试来加速失效机制。其通过向指定的高电压MOS晶体管施加最高电压的约80％至100％同时在约125度到200度的温度下，向高电压MOS晶体管施加应力最多至168个小时来进行。如此高的温度测试有助于加速失效机制从而模拟在较低温度下持续较长时间进行的测试。高压炉测试(PCT)是通常对高电压MOS晶体管进行的另一合格性测试。其可以在150度和2个大气压下实施。PCT有助于测试高电压MOS晶体管的封装件防潮性。

发明内容

为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供了一种装置，包括：第一漏极/源极区，形成在衬底上方；第二漏极/源极区，形成在所述衬底上方；以及第一金属层，形成在所述衬底上方，所述第一金属层包括：第一导体，通过第一金属塞连接至所述第一漏极/源极区；第二导体，通过第二金属塞连接至所述第二漏极/源极区；以及多个第一浮置金属环，形成在所述第一导体和所述第二导体之间，其中，第一浮置金属环的截面长度约等于两个邻近的第一浮置金属环之间的距离。

所述的装置还包括：第二金属层，形成在所述第一金属层上方，所述第二金属层包括：第三导体，通过第三金属塞连接至所述第一导体；第四导体，通过第四金属塞连接至所述第二导体；以及多个第二浮置金属环，形成在所述第三导体和所述第四导体之间，其中，第二浮置金属环和对应的第一浮置金属环之间的重叠约等于所述第一浮置金属环的截面长度与两个邻近的第一浮置金属环之间的距离的差值的一半；以及钝化层，形成在所述第二金属层上，其中，所述钝化层包含氧化物和聚酰亚胺。

所述的装置还包括：第二金属层，形成在所述第一金属层上方，所述第二金属层包括：第三导体，通过第三金属塞连接至所述第一导体；第四导体，通过第四金属塞连接至所述第二导体；以及多个第二浮置金属环，形成在所述第三导体和所述第四导体之间，其中，第二浮置金属环和对应的第一浮置金属环之间的重叠约等于所述第一浮置金属环的截面长度与两个邻近的第一浮置金属环之间的距离的差值的一半；以及钝化层，形成在所述第二金属层上，其中，所述钝化层包含氧化物和聚酰亚胺，其中，所述第二浮置金属环的宽度约等于所述第一浮置金属环的宽度。

所述的装置还包括：第二金属层，形成在所述第一金属层上方，所述第二金属层包括：第三导体，通过第三金属塞连接至所述第一导体；第四导体，通过第四金属塞连接至所述第二导体；以及多个第二浮置金属环，形成在所述第三导体和所述第四导体之间，其中，第二浮置金属环和对应的第一浮置金属环之间的重叠约等于所述第一浮置金属环的截面长度与两个邻近的第一浮置金属环之间的距离的差值的一半；以及钝化层，形成在所述第二金属层上，其中，所述钝化层包含氧化物和聚酰亚胺，其中，两个邻近的第一浮置金属环之间的第一距离约等于两个邻近的第二浮置金属环之间的第二距离。