包括在其外围周围的栅极驱动器的半导体器件制造技术

本发明专利技术提供一种半导体器件及形成半导体器件的方法，在一个实施例中，半导体器件包括形成有多个横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)单元的半导体裸片，以及电耦合至所述多个LDMOS单元的金属层。半导体器件还包括多个栅极驱动器，沿着所述半导体裸片的外围定位并且通过所述金属层电耦合至所述多个LDMOS单元的栅极。

【技术实现步骤摘要】
包括在其外围周围的栅极驱动器的半导体器件相关申请的交叉引用本申请要求2012年11月30日提交的名称为“MetalOxideSemiconductorDeviceandMethodofFormingtheSame;Three-DimensionalDecoupledPackageforHighlyDistributedLDMOSPowerSwitchesforUseinSwitch-ModeDC-DCPowerConverters;Three-DimensionalMixedPillarRoutingforHighlyDistributedLDMOSPowerSwitchesforUseinSwitch-ModePowerConverters;SemiconductorDeviceFormedwithPluralMetallicLayers”的美国临时申请No.61/732,208的权益，该申请在此通过引用整体并入本文。
本专利技术总体涉及半导体器件，并且更具体而言涉及金属氧化物半导体器件及其形成方法。
技术介绍
可以在定制的高速横向扩散金属氧化物半导体（“LDMOS”）工艺中在硅晶片上制作横向功率开关/晶体管。横向功率开关由大量单元形成，其中允许在晶片顶部侧上路由进入和离开器件端子。与传统竖直和沟槽型器件不同，通常不采用背侧路由。此外，在使用深亚微米光刻技术时，单元的节距（或半节距）降至5微米（μm）以下，这使得源极和漏极金属化更为紧凑，其中较少空间可用于耦合至上层金属接触。上侧金属接触路由至位于半导体封装的外围处的外部封装管脚。这种难处转化为两个不利挑战。第一个挑战是降低的金属宽度，这导致在开关的高电流漏极和源极端子与外部封装管脚之间的增加的电阻。第二个挑战是较大量的开关漏极和源极金属交叠，这导致增加的通常称为“Coss”的开关输出电容。在信号或数字应用中，尺寸减小并不妨碍路由。然而，如果应用是功率管理器件，则开关的分段则理想地以非常低的阻抗路由至外部管脚，并且也具有从共同参考点测量的相同阻抗。这一状况难于实现，这是因为单元的内部部分距离外围比单元的外围部分距离外围更远，从而导致去往外部封装管脚的内部连接的电压和功率损耗，如上述两个挑战所反映的那样。当源极、漏极和栅极线在电学上远离其相应单点输入信号生成器时，出现分布式传输线问题。在没有补救措施的情形下，在电学上长的连接实际上变成延迟线，这导致在接通或断开异常大精细节距开关方面的问题。效果是从传输线的一端去往另一端地从输入信号生成器传播至有效电流宿的逐渐和缓慢接通（或断开）行为，从而导致在横向功率开关的一些部分断开时其它一些部分仍保持接通，或与之相反。这导致对测量功率开关的潜在地破坏状况（称为“射穿”（shootthrough）），这是因为该情况使得电源轨瞬间短路至局部电路接地，从而导致潜在的破坏电流。典型地，在电路设计中通过减缓驱动电路接通或断开这类开关的速度来消除这类问题。虽然这一方案可行，但使得利用深亚微米的高速LDMOS器件的目的破灭。因此，用于大的深亚微米开关的工艺高速互连配置和用于形成这类开关的对应工艺将是有益的。相应地，本领域需要的是克服本领域中切换速度、布局缺陷以及开关器件结构限制的包括开关（例如LDMOS器件）的半导体器件及其形成方法。此外，需要一种可以高速切换并且能够用于构造功率变换器或其一部分的紧凑LDMOS器件。
技术实现思路
通过本专利技术的一些有利实施例（包括半导体器件及其形成方法）总体解决或规避这些问题或其它问题，并且总体实现技术优势。在一个实施例中，半导体器件包括形成有多个横向扩散金属氧化物半导体器件（“LDMOS”）单元的半导体裸片，以及电耦合至多个LDMOS单元的金属层。半导体器件还包括沿着半导体裸片外围定位并且通过金属层电耦合至多个LDMOS单元的栅极的多个栅极驱动器。前述内容相当宽泛地概述了本专利技术的一些特征和技术优势，以便可以更好地理解本专利技术下面的具体描述。在形成本专利技术的权利要求主题的本文中将描述本专利技术的附加特征和优势。本领域技术人员应该理解，所公开的概念和具体实施例可以被容易地用作修改或设计用于执行本专利技术的相同目的的其它结构或工艺的基础。本领域技术人员可以理解，这类等同构造并不偏离在所附权利要求书中阐述的本专利技术的精神和范围。附图说明为了更为完整地理解本专利技术，现在将参考下面结合所附附图的描述，在附图中：图1示出了包括半导体器件的功率变换器的实施例的框图；图2A和图2B示出了在包封之前的电子器件/功率变换器的实施例的等距视图；图3示出了半导体器件的一部分的实施例的截面图；图4示出了半导体器件的实施例的正视图，其显示了通过金属柱耦合至多个解耦合器件的倒转半导体裸片；图5示出了形成有周缘环分布系统的半导体器件的实施例的平面图；图6示出了形成为在半导体裸片上沉积的重分布层的实施例的平面图；图7示出了在图6中示出的重分布层的平面图，其中叠置了显示N-LDMOS器件和P-LDMOS器件的轮廓；图8和图9示出了在图6中示出的重分布层的放大平面图；图10示出了N型金属氧化物半导体（“NMOS”）反相器链的实施例的示意图，该反相器链被配置成根据脉宽调制（“PWM”）信号产生在图1中示出的大幅栅极驱动信号以用于N-LDMOS器件；图11示出了在半导体器件中体现的部分构造的N-LDMOS器件的一部分或一些部分的实施例的简化三维图；图12示出了在形成基本平面的第二金属层之后的部分构造的N-LDMOS器件的一部分的简化三维图；图13示出了在形成第二金属层之后部分构造的N-LDMOS器件的一部分的简化平面图；图14示出了在形成基本平面的第三金属层之后部分构造的N-LDMOS器件的一部分的简化平面图；图15示出了在形成第三金属层之后部分构造的N-LDMOS器件的一部分的简化平面图；图16示出了包括N-LDMOS和P-LDMOS器件的部分构造的半导体器件的实施例的简化三维图，其示出在其第二金属层中的源极金属带和漏极金属带的几何结构；图17示出了包括N-LDMOS和P-LDMOS器件的部分构造的半导体器件的简化三维图，其示出在其第三金属层中的源极和漏极接触的几何结构；图17A示出了包括N-LDMOS和P-LDMOS器件的部分构造的半导体器件的简化三维图，其示出用于重分布层的过孔的几何结构；图17B示出了包括N-LDMOS和P-LDMOS器件的部分构造的半导体器件的简化三维图，其示出重分布层的几何结构；图17C示出了包括N-LDMOS和P-LDMOS器件的部分构造的半导体器件的简化三维图，其示出用于重分布层的柱的几何结构；图17D示出了包括N-LDMOS和P-LDMOS器件的部分构造的半导体器件的简化三维图，其示出传导图案化引线框架的几何结构；图18示出了包括N-LDMOS和P-LDMOS器件的封装的半导体器件的实施例的三维外视图；图19示出了包括N-LDMOS器件和/或P-LDMOS器件的半导体器件的一部分的实施例的正视图；图20示出了在半导体器件中体现的N-LDMOS器件或其一些部分的实施例的截面图；图21至图87示出了形成在半导体器件中体现的N-LDMOS器件或其一些部分的实施例的截面图；图88示出了在半导体器件中体现的P-LDMOS器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：半导体裸片，形成有形成横向扩散金属氧化物半导体（LDMOS）器件的多个LDMOS单元；金属层，电耦合至所述多个LDMOS单元；以及多个栅极驱动器，沿着所述半导体裸片的外围定位并且通过所述金属层电耦合至所述多个LDMOS单元的栅极。

【技术特征摘要】
2012.11.30 US 61/732,2081.一种半导体器件，包括：半导体裸片，形成有形成横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)器件的多个LDMOS单元；金属层，电耦合至所述多个LDMOS单元；以及多个栅极驱动器，沿着所述半导体裸片上的外围定位并且通过所述金属层电耦合至所述多个LDMOS单元的栅极。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述金属层耦合至重分布层。3.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括：多个金属柱，分布于在所述金属层上方的重分布层之上并且电耦合至所述重分布层；以及传导图案化引线框架，电耦合至所述多个金属柱。4.根据权利要求3所述的半导体器件，其中所述半导体器件用包封剂进行封闭。5.根据权利要求4所述的半导体器件，其中所述传导图案化引线框架的多个部分被暴露以用作用于所述半导体器件的外部接触。6.根据权利要求5所述的半导体器件，其中所述外部接触中的至少一个外部接触被配置为耦合至印刷电路板。7.根据权利要求6所述的半导体器件，其中所述外部接触中的至少一个外部接触被配置为耦合至所述印刷电路板上的多个解耦合器件。8.根据权利要求6所述的半导体器件，其中所述外部接触中的至少一个外部接触被配置为通过在所述印刷电路板的相对表面上的过孔耦合至多个解耦合器件。9.根据权利要求5所述的半导体器件，其中所述外部接触中的至少一个外部接触耦合至所述多个栅极驱动器，并且其中所述外部接触中的至少一个外部接触通过所述金属层和所述重分布层耦合至所述多个LDMOS单元的漏极区域或者源极区域。10.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·W·洛特菲，J·德姆斯基，A·菲根森，D·D·洛帕塔，J·诺顿，J·D·威尔德，
申请(专利权)人：英力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US