【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種半導體裝置及其操作方法。
技術介紹
1、隨著半導體產業的發展，高壓半導體元件廣泛地被應用在各個領域中。舉例來說，高壓的橫向擴散金屬氧化物半導體(ldmos)因在操作時具有高擊穿電壓(breakdownvoltage)以及低的開啟電阻(on-state?resistance，又稱為ron)而常被應用在高壓集成電路中。
2、為了避免擊穿(punch?through)現象或嚴重的熱載流子注入(hot?carrierinjection，hci)，高壓半導體元件通常需要具有較長的溝道長度和/或漂移長度。針對較長的漂移長度，在某些實施例中，可例如通過在漂移區上方設置場板(field?plate)并對其施加一固定電壓以改善對較長的漂移長度的控制能力。
3、一般而言，包含場板的高壓半導體元件大致可分為兩類，其中一種為場板與柵極相接的柵極側連接類型，而另一種為場板與源極相接的源極側連接類型。在柵極側連接類型中，當高壓半導體元件處于開啟狀態(on-state)時，ron降低且線性區漏極電流(idlin)提高，但是在切換過程中會有嚴重的hci效應產生。在源極側連接類型中，雖然可在切換過程中提高ron以舒緩hci效應，但是在開啟狀態時反而會造成idlin的下降。因此，如何整合上述兩種類型的優點，為本領域技術人員亟欲努力的目標之一。
技術實現思路
1、本專利技術提供一種半導體裝置及其操作方法，其通過將包含于第一元件的場板連接至包含于第二元件的第一溝道圖案及第二溝道圖
2、本專利技術一實施例提供一種半導體裝置，其包括第一元件以及第二元件。第一元件設置在基底上且包括深阱區、主體區和漂移區、源極區和漏極區、柵極結構以及場板。深阱區自基底的表面延伸至基底中。主體區和漂移區分別在深阱區中。源極區和漏極區分別在主體區及漂移區中。柵極結構設置在基底的表面上且位于主體區和漂移區上。場板設置在漂移區上方且自柵極結構向漏極區延伸。第二元件設置基底上方且包括底部金屬層、第一柵極介電層及第二柵極介電層、第一溝道圖案及第二溝道圖案以及第一頂部金屬層及第二頂部金屬層。第一柵極介電層及第二柵極介電層分別設置在底部金屬層上。第一溝道圖案及第二溝道圖案分別設置在第一柵極介電層及第二柵極介電層上。第一頂部金屬層及第二頂部金屬層分別設置在第一溝道圖案及第二溝道圖案上。第一元件的場板連接至第二元件的輸出電壓。
3、在本專利技術的一實施例中，半導體裝置還包括設置在場板與漂移區之間以將場板與漂移區間隔開來的介電層。
4、在本專利技術的一實施例中，介電層覆蓋柵極結構的位于漂移區上方的側壁并延伸至柵極結構的頂表面上。
5、在本專利技術的一實施例中，第一溝道圖案及第二溝道圖案包括不同導電類型的半導體氧化物。
6、在本專利技術的一實施例中，第一元件為橫向擴散金屬氧化物半導體(ldmos)元件，第二元件為反相器(inverter)。
7、在本專利技術的一實施例中，第二元件設置在第一元件上方，且在垂直基底的表面的方向上，第二元件包括與第一元件重疊的部分。
8、在本專利技術的一實施例中，半導體裝置包括在前段制作工藝(feol)中形成的feol層以及在后段制作工藝(beol)中形成的beol層，第一元件在feol層中，且第二元件在beol層中。
9、本專利技術一實施例提供一種半導體裝置的操作方法，其包括：提供如上所述的半導體裝置；以及使第一元件在開啟狀態(on-state)和關閉狀態(off-state)之間進行切換。第一元件的漏極區連接至第一工作電壓，第一元件的源極區連接至第一接地電壓。第二元件的第一溝道圖案連接至第二工作電壓，第二元件的第二溝道圖案連接至第二接地電壓。
10、在本專利技術的一實施例中，使第一元件自關閉狀態切換置開啟狀態包括：對第一元件的柵極結構施加閾值電壓；以及對第二元件的底部金屬層施加第三接地電壓，使得第二元件向第一元件的場板提供源自第二工作電壓的輸出電壓。
11、在本專利技術的一實施例中，使第一元件自開啟狀態切換為關閉狀態包括：對第一元件的柵極結構施加第三接地電壓；以及對第二元件的底部金屬層施加閾值電壓，使得第二元件向第一元件的場板提供源自第二接地電壓的輸出電壓。
12、基于上述，在上述實施例的半導體裝置及其操作方法中，通過將包含于第一元件的場板連接至包含于第二元件的第一溝道圖案及第二溝道圖案的設計，使得場板在第一元件的各個狀態/階段(例如開啟狀態/切換階段/關閉狀態)下能夠通過第二元件而有不同的電位(即施加非固定電壓)。如此一來，半導體裝置能夠具有良好的電性表現和可靠度。
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1.一種半導體裝置，包括：
2.如權利要求1所述的半導體裝置，還包括：
3.如權利要求2所述的半導體裝置，其中所述介電層覆蓋所述柵極結構的位于所述漂移區上方的側壁并延伸至所述柵極結構的頂表面上。
4.如權利要求1所述的半導體裝置，其中所述第一溝道圖案及所述第二溝道圖案包括不同導電類型的半導體氧化物。
5.如權利要求1所述的半導體裝置，其中所述第一元件為橫向擴散金屬氧化物半導體元件，所述第二元件為反相器。
6.如權利要求1所述的半導體裝置，其中所述第二元件設置在所述第一元件上方，且在垂直所述基底的所述表面的方向上，所述第二元件包括與所述第一元件重疊的部分。
7.如權利要求1所述的半導體裝置，其中所述半導體裝置包括在前段制作工藝中形成的前段制作工藝層以及在后段制作工藝中形成的后段制作工藝層，所述第一元件在所述前段制作工藝層中，所述第二元件在所述后段制作工藝層中。
8.一種半導體裝置的操作方法，包括：
9.如權利要求8所述的操作方法，其中使所述第一元件自所述關閉狀態切換置所述開啟狀態包括：<...
【技術特征摘要】
1.一種半導體裝置，包括：
2.如權利要求1所述的半導體裝置，還包括：
3.如權利要求2所述的半導體裝置，其中所述介電層覆蓋所述柵極結構的位于所述漂移區上方的側壁并延伸至所述柵極結構的頂表面上。
4.如權利要求1所述的半導體裝置，其中所述第一溝道圖案及所述第二溝道圖案包括不同導電類型的半導體氧化物。
5.如權利要求1所述的半導體裝置，其中所述第一元件為橫向擴散金屬氧化物半導體元件，所述第二元件為反相器。
6.如權利要求1所述的半導體裝置，其中所述第二元件設置在所述第一元件上方，且在垂...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳怡亨，朱維正，蔡博安，
申請(專利權)人：力晶積成電子制造股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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