橫向高壓半導(dǎo)體器件及其多階場板的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種橫向高壓半導(dǎo)體器件及其多階場板。所述多階場板包括設(shè)置于柵氧化層上的第一部和設(shè)置于場氧化層上的第二部；所述多階場板還包括至少一個金屬場板；所述至少一個金屬場板設(shè)置于所述第二部上；所述第二部和與其相鄰的金屬場板之間設(shè)置有絕緣介質(zhì)層并通過接觸孔連接；所述第二部的靠近漏極的一端與所述漏極的距離大于所述第一金屬場板的靠近漏極的一端與所述漏極的距離。兩相鄰的金屬場板之間設(shè)置有絕緣介質(zhì)層并通過接觸孔連接；所述金屬場板的靠近所述漏極的一端與所述漏極的距離大于在該金屬場板上方并與該金屬場板相鄰的金屬場板的靠近所述漏極的一端與所述漏極的距離。本實(shí)用新型可以使得橫向高壓半導(dǎo)體器件的擊穿電壓更高。
【專利說明】橫向高壓半導(dǎo)體器件及其多階場板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體集成電路領(lǐng)域，尤其涉及一種橫向高壓半導(dǎo)體器件及其多階場板。
【背景技術(shù)】
[0002]橫向高壓半導(dǎo)體器件是功率集成電路中常用的器件，具體包括橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物晶體管(LDMOS)、橫向絕緣柵雙極型晶體管(LIGBT)、橫向隔離結(jié)等。擊穿電壓是橫向高壓半導(dǎo)體器件的最主要關(guān)鍵參數(shù)之一，在不影響該器件其它參數(shù)的前提下，擊穿電壓越大越好。為提高橫向高壓半導(dǎo)體器件的擊穿電壓，業(yè)界有很多很多的辦法，其中之一就是采用場板使得漂移區(qū)表面的電場分布更均勻，從而提高擊穿電壓。
[0003]如圖1所示，以LDMOS為例，LDMOS包括多晶硅場板、襯底101、體區(qū)102、漂移區(qū)103、源極104、位于所述源極104上方的第一柵氧化層105、場氧化層106、漏極107、位于所述漏極107上方的第二柵氧化層108 ;所述多晶硅場板包括設(shè)置于所述第一柵氧化層105上的第一部11和設(shè)置于所述場氧化層106上的第二部12。多晶硅柵延伸至漂移區(qū)上方的場氧化層之上形成LDMOS的多晶硅場板，當(dāng)LDMOS的漏極107承受高電壓時(shí)，多晶硅場板連接低電壓，多晶硅場板的電壓相對于漂移區(qū)的電壓更低，多晶硅場板對其下方的漂移區(qū)103表面的自由電子產(chǎn)生排斥作用，使得漂移區(qū)103表面的電場分布比沒有場板結(jié)構(gòu)的LDMOS更均勻，也相應(yīng)提高了 LDMOS的漏極擊穿電壓。
[0004]但是現(xiàn)有技術(shù)中的采用單階場板的橫向高壓半導(dǎo)體器件的漏極擊穿電壓還亟需提高，這樣就需要進(jìn)一步使得橫向高壓半導(dǎo)體器件的漂移區(qū)表面的電場分布更加均勻。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種橫向高壓半導(dǎo)體器件及其多階場板，可以使得漂移區(qū)表面的電場分布更均勻，從而使得橫向高壓半導(dǎo)體器件的擊穿電壓更高。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種應(yīng)用于橫向高壓半導(dǎo)體器件的多階場板，所述橫向高壓半導(dǎo)體器件包括源極、位于所述源極上方的柵氧化層、場氧化層和漏極，所述多階場板包括多晶硅場板，所述多晶硅場板包括設(shè)置于所述柵氧化層上的第一部和設(shè)置于所述場氧化層上的第二部，所述多階場板還包括第一金屬場板；
[0007]所述第一金屬場板設(shè)置于所述多晶娃場板的第二部上；
[0008]所述多晶硅場板的第二部和所述第一金屬場板之間設(shè)置有絕緣介質(zhì)層并通過該絕緣介質(zhì)層中的接觸孔連接；
[0009]所述多晶硅場板的第二部的靠近所述漏極的一端與所述漏極的距離大于所述第一金屬場板的靠近漏極的一端與所述漏極的距離。
[0010]實(shí)施時(shí)，所述多晶硅場板的第二部的靠近所述漏極的一端和所述第一金屬場板的靠近所述源極的一端在水平方向上部分重疊。
[0011]本實(shí)用新型還提供了一種應(yīng)用于橫向高壓半導(dǎo)體器件的多階場板，所述橫向高壓半導(dǎo)體器件包括源極、位于所述源極上方的柵氧化層、場氧化層和漏極，所述多階場板包括多晶硅場板，所述多晶硅場板包括設(shè)置于所述柵氧化層上的第一部和設(shè)置于所述場氧化層上的第二部；
[0012]所述多階場板還包括至少兩個金屬場板；
[0013]所述至少兩個金屬場板依次設(shè)置于所述多晶硅場板的第二部之上；
[0014]所述多晶硅場板的第二部和與其距離最近的金屬場板之間設(shè)置有絕緣介質(zhì)層并通過該絕緣介質(zhì)層中的接觸孔連接，兩相鄰的金屬場板之間設(shè)置有絕緣介質(zhì)層并通過該絕緣介質(zhì)層中的接觸孔連接；
[0015]所述多晶硅場板的第二部的靠近所述漏極的一端與所述漏極的距離大于與該多晶硅場板的第二部距離最近的金屬場板的靠近所述漏極的一端與所述漏極的距離；
[0016]所述金屬場板的靠近所述漏極的一端與所述漏極的距離大于在該金屬場板上方并與該金屬場板相鄰的金屬場板的靠近所述漏極的一端與所述漏極的距離。
[0017]實(shí)施時(shí)，所述多晶硅場板的第二部的靠近所述漏極的一端和與該多晶硅場板的第二部距離最近的所述金屬場板的靠近所述源極的一端在水平方向上部分重疊；
[0018]所述金屬場板的靠近所述漏極的一端和在該金屬場板上方并與該金屬場板相鄰的金屬場板的靠近所述源極的一端在水平方向上部分重疊。
[0019]本實(shí)用新型還提供了一種橫向高壓半導(dǎo)體器件，包括上述的多階場板。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所述的橫向高壓半導(dǎo)體器件及其多階場板，除了采用多晶硅場板外，還在該多晶硅場板之上設(shè)置至少一層金屬場板，各相鄰場板之間設(shè)置有絕緣介質(zhì)層并通過設(shè)置于該絕緣介質(zhì)層中的接觸孔連接，并從下之上設(shè)置的場板逐漸靠近漏極，因此可以使得漂移區(qū)表面的電場分布更均勻，從而使得橫向高壓半導(dǎo)體器件的擊穿電壓更高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是采用現(xiàn)有的單階場板的橫向高壓半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是應(yīng)用了本實(shí)用新型實(shí)施例所述多階場板的橫向高壓半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是本實(shí)用新型另一實(shí)施例所述多階場板的橫向高壓半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]圖2是應(yīng)用了本實(shí)用新型實(shí)施例所述多階場板的橫向高壓半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]如圖2所示，該橫向高壓半導(dǎo)體器件包括襯底201、體區(qū)202、漂移區(qū)203、源極204、位于所述源極204上方的第一柵氧化層205、場氧化層206、漏極207和位于所述漏極207上方的第二柵氧化層208 ；
[0026]所述多階場板包括多晶硅場板；
[0027]所述多晶硅場板包括設(shè)置于所述第一柵氧化層205上的第一部21和設(shè)置于所述場氧化層206上的第二部22 ；[0028]所述多階場板還包括第一金屬場板23 ；
[0029]所述第一金屬場板23設(shè)置于所述多晶硅場板的第二部22上；
[0030]所述多晶硅場板的第二部22和所述第一金屬場板23之間設(shè)置有絕緣介質(zhì)層24并通過設(shè)置于該絕緣介質(zhì)層24中的接觸孔25連接；
[0031]所述多晶硅場板的第二部22的靠近所述漏極207的一端與所述漏極207的距離大于所述第一金屬場板23的靠近漏極207的一端與所述漏極207的距離，所述多晶硅場板的第二部22的靠近所述漏極207的一端與所述漏極207的距離和所述第一金屬場板23的靠近漏極207的一端與所述漏極207的距離之差為I?10微米。
[0032]本實(shí)用新型該實(shí)施例所述的應(yīng)用于橫向高壓半導(dǎo)體器件的多階場板，除了采用了多晶娃場板之外，還增加了一層金屬場板，該金屬場板與所述多晶娃場板位于場氧化層上方的第二部之間設(shè)置有絕緣介質(zhì)層并通過該絕緣介質(zhì)層中的接觸孔連接，因此該金屬場板與所述多晶硅場板的電壓相同，當(dāng)橫向高壓半導(dǎo)體器件的漏極承受高電壓時(shí)，所述多晶硅場板和該金屬場板都連接低電壓，因此所述多晶硅場板和該金屬場板的電壓相對于漂移區(qū)的電壓更低，所述多晶硅場板和該金屬場板對下方的漂移區(qū)表面的自由電子都產(chǎn)生排斥作用；并且由于該金屬場板比起所述多晶硅場板更加靠近漏極，而且該金屬場板下方的絕緣層的厚度比所述多晶硅場板下方的絕緣層的厚度大，因此該金屬場板對漂移區(qū)表面的自由電子的排斥作用比所述多晶硅場板對漂移區(qū)表面的自由電子的排斥作用更小，從而使得漂移區(qū)表面的電場分布更均勻，橫向高壓半導(dǎo)體器件的擊穿電壓更高。
[0033]在具體實(shí)施時(shí)，在圖2中，所述多晶硅場板的第二部22的靠近所述漏極207的一端和所述第一金屬場板23的靠近所述源極204的一端在水平方向上部分重疊，重疊長度為I?10微米，以便于所述多晶硅場板的第二部22與所述第一金屬場板23通過位于絕緣介質(zhì)層24中的接觸孔連接。
[0034]本實(shí)用新型另一實(shí)施例所述的多階場板應(yīng)用于的橫向高壓半導(dǎo)體器件，包括源極、位于所述源極上方的柵氧化層、場氧化層和漏極；
[0035]所述多階場板包括多晶硅場板，所述多晶硅場板包括設(shè)置于所述柵氧化層上的第一部和設(shè)置于所述場氧化層上的第二部；
[0036]本實(shí)用新型該實(shí)施例所述的多階場板還包括至少兩個金屬場板；
[0037]所述至少兩個金屬場板依次設(shè)置于所述多晶硅場板的第二部之上；
[0038]所述多晶硅場板的第二部和與其距離最近的金屬場板之間設(shè)置有絕緣介質(zhì)層并通過該絕緣介質(zhì)層中的接觸孔連接，兩相鄰的金屬場板之間設(shè)置有絕緣介質(zhì)層并通過該絕緣介質(zhì)層中的接觸孔連接；
[0039]所述多晶硅場板的第二部的靠近所述漏極的一端與所述漏極的距離大于與該多晶硅場板的第二部距離最近的金屬場板的靠近所述漏極的一端與所述漏極的距離，所述多晶硅場板的第二部的靠近所述漏極的一端與所述漏極的距離和與該多晶硅場板的第二部距離最近的金屬場板的靠近所述漏極的一端與所述漏極的距離之差為I?10微米；
[0040]所述金屬場板的靠近所述漏極的一端與所述漏極的距離大于在該金屬場板上方并與該金屬場板相鄰的金屬場板的靠近所述漏極的一端與所述漏極的距離，所述金屬場板的靠近所述漏極的一端與所述漏極的距離和在該金屬場板上方并與該金屬場板相鄰的金屬場板的靠近所述漏極的一端與所述漏極的距離之差為I?10微米。[0041]本實(shí)用新型該實(shí)施例所述的多階場板，除了采用了多晶硅場板之外，還增加了多層金屬場板，該多晶硅場板和該多層金屬場板之間相互連接，因此該多層金屬場板與所述多晶硅場板的電壓相同，當(dāng)橫向高壓半導(dǎo)體器件的漏極承受高電壓時(shí)，所述多晶硅場板和該多層金屬場板都連接低電壓，因此所述多晶硅場板和該多層金屬場板的電壓相對于漂移區(qū)的電壓更低，所述多晶硅場板和該多層金屬場板對下方的漂移區(qū)表面的自由電子都產(chǎn)生排斥作用；并且距離漏極更近的場板，其下方的絕緣層的厚度越大，場板對漂移區(qū)表面的自由電子的排斥作用也就越小，在階梯場板下方的漂移區(qū)表面形成了向漏極方向?qū)ψ杂呻娮优懦庾饔弥鸩阶兓姆植?，從而使得漂移區(qū)表面的電場分布更均勻，橫向高壓半導(dǎo)體器件的擊穿電壓更高。
[0042]具體的，在本實(shí)用新型該實(shí)施例所述的多階場板中，所述多晶硅場板的第二部的靠近所述漏極的一端和與該多晶硅場板的第二部距離最近的所述金屬場板的靠近所述源極的一端在水平方向上部分重疊，重疊長度為I?10微米，以便于所述多晶硅場板的第二部和與其相鄰的金屬場板通過該多晶硅場板的第二部和該金屬場板之間的絕緣介質(zhì)層中的接觸孔連接。
[0043]所述金屬場板的靠近所述漏極的一端和在該金屬場板上方并與該金屬場板相鄰的金屬場板的靠近所述源極的一端在水平方向上部分重疊，重疊長度為I?10微米，以便于相鄰的兩金屬場板通過該兩金屬場板之間的絕緣介質(zhì)層中的接觸孔連接。
[0044]圖3所示，當(dāng)本實(shí)用新型實(shí)施例所述的多階場板包括兩層金屬場板時(shí)，
[0045]該實(shí)施例所述的多階場板應(yīng)用于的橫向高壓半導(dǎo)體器件包括襯底301、體區(qū)302、漂移區(qū)303、源極304、位于所述源極304上方的第一柵氧化層305、場氧化層306、漏極307和位于所述漏極307上方的第二柵氧化層308 ；
[0046]所述多階場板包括多晶硅場板；
[0047]所述多晶硅場板包括設(shè)置于所述第一柵氧化層305上的第一部31和設(shè)置于所述場氧化層306上的第二部32 ；
[0048]所述多階場板還包括第一金屬場板33和第二金屬場板34 ；
[0049]所述第一金屬場板33和所述第二金屬場板34依次設(shè)置于所述多晶硅場板的第二部32之上；
[0050]所述多晶娃場板的第二部32和第一金屬場板33之間設(shè)置有第一絕緣介質(zhì)層35并通過該第一絕緣介質(zhì)層35中的第一接觸孔351連接；
[0051]所述第一金屬場板33和所述第二金屬場板34之間設(shè)置有第二絕緣介質(zhì)層36并通過該第二絕緣介質(zhì)層36中的第二接觸孔361連接；
[0052]所述多晶硅場板的第二部32的靠近所述漏極307的一端與所述漏極307的距離大于所述第一金屬場板33的靠近所述漏極307的一端與所述漏極307的距離，所述多晶硅場板的第二部32的靠近所述漏極307的一端與所述漏極307的距離和所述第一金屬場板33的靠近所述漏極307的一端與所述漏極307的距離之差為I?10微米；
[0053]所述第一金屬場板33的靠近所述漏極307的一端與所述漏極307的距離大于所述第二金屬場板34的靠近所述漏極307的一端與所述漏極307的距離，所述第一金屬場板33的靠近所述漏極307的一端與所述漏極307的距離和所述第二金屬場板34的靠近所述漏極307的一端與所述漏極307的距離之差為I?10微米；[0054]所述多晶硅場板的第二部32的靠近所述漏極307的一端和所述第一金屬場板33的靠近所述源極304的一端在水平方向上部分重疊，重疊長度為I?10微米；
[0055]所述第一金屬場板33的靠近所述漏極307的一端和所述第二金屬場板34的靠近所述源極304的一端在水平方向上部分重疊，重疊長度為I?10微米。
[0056]本實(shí)用新型還提供了一種橫向高壓半導(dǎo)體器件，包括上述的多階場板。
[0057]本實(shí)用新型實(shí)施例所述的橫向高壓半導(dǎo)體器件及其多階場板，可以使得橫向高壓半導(dǎo)體器件的漂移區(qū)表面的電場分布更加均勻，從而提高橫向高壓半導(dǎo)體器件的擊穿電壓，而且在工藝上非常容易實(shí)現(xiàn)，不需要增加工藝步驟或采取專門的工藝方法。
[0058]以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于橫向高壓半導(dǎo)體器件的多階場板，所述橫向高壓半導(dǎo)體器件包括源極、位于所述源極上方的柵氧化層、場氧化層和漏極，所述多階場板包括多晶硅場板，所述多晶硅場板包括設(shè)置于所述柵氧化層上的第一部和設(shè)置于所述場氧化層上的第二部，其特征在于，所述多階場板還包括第一金屬場板； 所述第一金屬場板設(shè)置于所述多晶硅場板的第二部上； 所述多晶硅場板的第二部和所述第一金屬場板之間設(shè)置有絕緣介質(zhì)層并通過該絕緣介質(zhì)層中的接觸孔連接； 所述多晶硅場板的第二部的靠近所述漏極的一端與所述漏極的距離大于所述第一金屬場板的靠近漏極的一端與所述漏極的距離。
2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于橫向高壓半導(dǎo)體器件的多階場板，其特征在于，所述多晶硅場板的第二部的靠近所述漏極的一端和所述第一金屬場板的靠近所述源極的一端在水平方向上部分重疊。
3.一種應(yīng)用于橫向高壓半導(dǎo)體器件的多階場板，所述橫向高壓半導(dǎo)體器件包括源極、位于所述源極上方的柵氧化層、場氧化層和漏極，所述多階場板包括多晶硅場板，所述多晶硅場板包括設(shè)置于所述柵氧化層上的第一部和設(shè)置于所述場氧化層上的第二部，其特征在于， 所述多階場板還包括至少兩個金屬場板； 所述至少兩個金屬場板依次設(shè)置于所述多晶硅場板的第二部之上； 所述多晶硅場板的第二部和與其距離最近的金屬場板之間設(shè)置有絕緣介質(zhì)層并通過該絕緣介質(zhì)層中的接觸孔連接，兩相鄰的金屬場板之間設(shè)置有絕緣介質(zhì)層并通過該絕緣介質(zhì)層中的接觸孔連接； 所述多晶硅場板的第二部的靠近所述漏極的一端與所述漏極的距離大于與該多晶硅場板的第二部距離最近的金屬場板的靠近所述漏極的一端與所述漏極的距離； 所述金屬場板的靠近所述漏極的一端與所述漏極的距離大于在該金屬場板上方并與該金屬場板相鄰的金屬場板的靠近所述漏極的一端與所述漏極的距離。
4.如權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于橫向高壓半導(dǎo)體器件的多階場板，其特征在于， 所述多晶硅場板的第二部的靠近所述漏極的一端和與該多晶硅場板的第二部距離最近的所述金屬場板的靠近所述源極的一端在水平方向上部分重疊； 所述金屬場板的靠近所述漏極的一端和在該金屬場板上方并與該金屬場板相鄰的金屬場板的靠近所述源極的一端在水平方向上部分重疊。
5.一種橫向高壓半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的多階場板。
【文檔編號】H01L29/06GK203481244SQ201320598229
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】潘光燃, 石金成, 高振杰, 文燕, 王焜 申請人:北大方正集團(tuán)有限公司, 深圳方正微電子有限公司