横向高压半导体器件及其多阶场板的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种横向高压半导体器件及其多阶场板。所述多阶场板包括设置于栅氧化层上的第一部和设置于场氧化层上的第二部；所述多阶场板还包括至少一个金属场板；所述至少一个金属场板设置于所述第二部上；所述第二部和与其相邻的金属场板之间设置有绝缘介质层并通过接触孔连接；所述第二部的靠近漏极的一端与所述漏极的距离大于所述第一金属场板的靠近漏极的一端与所述漏极的距离。两相邻的金属场板之间设置有绝缘介质层并通过接触孔连接；所述金属场板的靠近所述漏极的一端与所述漏极的距离大于在该金属场板上方并与该金属场板相邻的金属场板的靠近所述漏极的一端与所述漏极的距离。本实用新型可以使得横向高压半导体器件的击穿电压更高。
【专利说明】横向高压半导体器件及其多阶场板
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体集成电路领域，尤其涉及一种横向高压半导体器件及其多阶场板。
【背景技术】
[0002]横向高压半导体器件是功率集成电路中常用的器件，具体包括横向双扩散金属氧化物晶体管(LDMOS)、横向绝缘栅双极型晶体管(LIGBT)、横向隔离结等。击穿电压是横向高压半导体器件的最主要关键参数之一，在不影响该器件其它参数的前提下，击穿电压越大越好。为提高横向高压半导体器件的击穿电压，业界有很多很多的办法，其中之一就是采用场板使得漂移区表面的电场分布更均匀，从而提高击穿电压。
[0003]如图1所示，以LDMOS为例，LDMOS包括多晶硅场板、衬底101、体区102、漂移区103、源极104、位于所述源极104上方的第一栅氧化层105、场氧化层106、漏极107、位于所述漏极107上方的第二栅氧化层108 ;所述多晶硅场板包括设置于所述第一栅氧化层105上的第一部11和设置于所述场氧化层106上的第二部12。多晶硅栅延伸至漂移区上方的场氧化层之上形成LDMOS的多晶硅场板，当LDMOS的漏极107承受高电压时，多晶硅场板连接低电压，多晶硅场板的电压相对于漂移区的电压更低，多晶硅场板对其下方的漂移区103表面的自由电子产生排斥作用，使得漂移区103表面的电场分布比没有场板结构的LDMOS更均匀，也相应提高了 LDMOS的漏极击穿电压。
[0004]但是现有技术中的采用单阶场板的横向高压半导体器件的漏极击穿电压还亟需提高，这样就需要进一步使得横向高压半导体器件的漂移区表面的电场分布更加均匀。
实用新型内容
[0005]本实用新型的主要目的在于提供一种横向高压半导体器件及其多阶场板，可以使得漂移区表面的电场分布更均匀，从而使得横向高压半导体器件的击穿电压更高。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型提供了一种应用于横向高压半导体器件的多阶场板，所述横向高压半导体器件包括源极、位于所述源极上方的栅氧化层、场氧化层和漏极，所述多阶场板包括多晶硅场板，所述多晶硅场板包括设置于所述栅氧化层上的第一部和设置于所述场氧化层上的第二部，所述多阶场板还包括第一金属场板；
[0007]所述第一金属场板设置于所述多晶娃场板的第二部上；
[0008]所述多晶硅场板的第二部和所述第一金属场板之间设置有绝缘介质层并通过该绝缘介质层中的接触孔连接；
[0009]所述多晶硅场板的第二部的靠近所述漏极的一端与所述漏极的距离大于所述第一金属场板的靠近漏极的一端与所述漏极的距离。
[0010]实施时，所述多晶硅场板的第二部的靠近所述漏极的一端和所述第一金属场板的靠近所述源极的一端在水平方向上部分重叠。
[0011]本实用新型还提供了一种应用于横向高压半导体器件的多阶场板，所述横向高压半导体器件包括源极、位于所述源极上方的栅氧化层、场氧化层和漏极，所述多阶场板包括多晶硅场板，所述多晶硅场板包括设置于所述栅氧化层上的第一部和设置于所述场氧化层上的第二部；
[0012]所述多阶场板还包括至少两个金属场板；
[0013]所述至少两个金属场板依次设置于所述多晶硅场板的第二部之上；
[0014]所述多晶硅场板的第二部和与其距离最近的金属场板之间设置有绝缘介质层并通过该绝缘介质层中的接触孔连接，两相邻的金属场板之间设置有绝缘介质层并通过该绝缘介质层中的接触孔连接；
[0015]所述多晶硅场板的第二部的靠近所述漏极的一端与所述漏极的距离大于与该多晶硅场板的第二部距离最近的金属场板的靠近所述漏极的一端与所述漏极的距离；
[0016]所述金属场板的靠近所述漏极的一端与所述漏极的距离大于在该金属场板上方并与该金属场板相邻的金属场板的靠近所述漏极的一端与所述漏极的距离。
[0017]实施时，所述多晶硅场板的第二部的靠近所述漏极的一端和与该多晶硅场板的第二部距离最近的所述金属场板的靠近所述源极的一端在水平方向上部分重叠；
[0018]所述金属场板的靠近所述漏极的一端和在该金属场板上方并与该金属场板相邻的金属场板的靠近所述源极的一端在水平方向上部分重叠。
[0019]本实用新型还提供了一种横向高压半导体器件，包括上述的多阶场板。
[0020]与现有技术相比，本实用新型所述的横向高压半导体器件及其多阶场板，除了采用多晶硅场板外，还在该多晶硅场板之上设置至少一层金属场板，各相邻场板之间设置有绝缘介质层并通过设置于该绝缘介质层中的接触孔连接，并从下之上设置的场板逐渐靠近漏极，因此可以使得漂移区表面的电场分布更均匀，从而使得横向高压半导体器件的击穿电压更高。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是采用现有的单阶场板的横向高压半导体器件的结构示意图；
[0022]图2是应用了本实用新型实施例所述多阶场板的横向高压半导体器件的结构示意图；
[0023]图3是本实用新型另一实施例所述多阶场板的横向高压半导体器件的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]图2是应用了本实用新型实施例所述多阶场板的横向高压半导体器件的结构示意图。
[0025]如图2所示，该横向高压半导体器件包括衬底201、体区202、漂移区203、源极204、位于所述源极204上方的第一栅氧化层205、场氧化层206、漏极207和位于所述漏极207上方的第二栅氧化层208 ；
[0026]所述多阶场板包括多晶硅场板；
[0027]所述多晶硅场板包括设置于所述第一栅氧化层205上的第一部21和设置于所述场氧化层206上的第二部22 ；[0028]所述多阶场板还包括第一金属场板23 ；
[0029]所述第一金属场板23设置于所述多晶硅场板的第二部22上；
[0030]所述多晶硅场板的第二部22和所述第一金属场板23之间设置有绝缘介质层24并通过设置于该绝缘介质层24中的接触孔25连接；
[0031]所述多晶硅场板的第二部22的靠近所述漏极207的一端与所述漏极207的距离大于所述第一金属场板23的靠近漏极207的一端与所述漏极207的距离，所述多晶硅场板的第二部22的靠近所述漏极207的一端与所述漏极207的距离和所述第一金属场板23的靠近漏极207的一端与所述漏极207的距离之差为I?10微米。
[0032]本实用新型该实施例所述的应用于横向高压半导体器件的多阶场板，除了采用了多晶娃场板之外，还增加了一层金属场板，该金属场板与所述多晶娃场板位于场氧化层上方的第二部之间设置有绝缘介质层并通过该绝缘介质层中的接触孔连接，因此该金属场板与所述多晶硅场板的电压相同，当横向高压半导体器件的漏极承受高电压时，所述多晶硅场板和该金属场板都连接低电压，因此所述多晶硅场板和该金属场板的电压相对于漂移区的电压更低，所述多晶硅场板和该金属场板对下方的漂移区表面的自由电子都产生排斥作用；并且由于该金属场板比起所述多晶硅场板更加靠近漏极，而且该金属场板下方的绝缘层的厚度比所述多晶硅场板下方的绝缘层的厚度大，因此该金属场板对漂移区表面的自由电子的排斥作用比所述多晶硅场板对漂移区表面的自由电子的排斥作用更小，从而使得漂移区表面的电场分布更均匀，横向高压半导体器件的击穿电压更高。
[0033]在具体实施时，在图2中，所述多晶硅场板的第二部22的靠近所述漏极207的一端和所述第一金属场板23的靠近所述源极204的一端在水平方向上部分重叠，重叠长度为I?10微米，以便于所述多晶硅场板的第二部22与所述第一金属场板23通过位于绝缘介质层24中的接触孔连接。
[0034]本实用新型另一实施例所述的多阶场板应用于的横向高压半导体器件，包括源极、位于所述源极上方的栅氧化层、场氧化层和漏极；
[0035]所述多阶场板包括多晶硅场板，所述多晶硅场板包括设置于所述栅氧化层上的第一部和设置于所述场氧化层上的第二部；
[0036]本实用新型该实施例所述的多阶场板还包括至少两个金属场板；
[0037]所述至少两个金属场板依次设置于所述多晶硅场板的第二部之上；
[0038]所述多晶硅场板的第二部和与其距离最近的金属场板之间设置有绝缘介质层并通过该绝缘介质层中的接触孔连接，两相邻的金属场板之间设置有绝缘介质层并通过该绝缘介质层中的接触孔连接；
[0039]所述多晶硅场板的第二部的靠近所述漏极的一端与所述漏极的距离大于与该多晶硅场板的第二部距离最近的金属场板的靠近所述漏极的一端与所述漏极的距离，所述多晶硅场板的第二部的靠近所述漏极的一端与所述漏极的距离和与该多晶硅场板的第二部距离最近的金属场板的靠近所述漏极的一端与所述漏极的距离之差为I?10微米；
[0040]所述金属场板的靠近所述漏极的一端与所述漏极的距离大于在该金属场板上方并与该金属场板相邻的金属场板的靠近所述漏极的一端与所述漏极的距离，所述金属场板的靠近所述漏极的一端与所述漏极的距离和在该金属场板上方并与该金属场板相邻的金属场板的靠近所述漏极的一端与所述漏极的距离之差为I?10微米。[0041]本实用新型该实施例所述的多阶场板，除了采用了多晶硅场板之外，还增加了多层金属场板，该多晶硅场板和该多层金属场板之间相互连接，因此该多层金属场板与所述多晶硅场板的电压相同，当横向高压半导体器件的漏极承受高电压时，所述多晶硅场板和该多层金属场板都连接低电压，因此所述多晶硅场板和该多层金属场板的电压相对于漂移区的电压更低，所述多晶硅场板和该多层金属场板对下方的漂移区表面的自由电子都产生排斥作用；并且距离漏极更近的场板，其下方的绝缘层的厚度越大，场板对漂移区表面的自由电子的排斥作用也就越小，在阶梯场板下方的漂移区表面形成了向漏极方向对自由电子排斥作用逐步变化的分布，从而使得漂移区表面的电场分布更均匀，横向高压半导体器件的击穿电压更高。
[0042]具体的，在本实用新型该实施例所述的多阶场板中，所述多晶硅场板的第二部的靠近所述漏极的一端和与该多晶硅场板的第二部距离最近的所述金属场板的靠近所述源极的一端在水平方向上部分重叠，重叠长度为I?10微米，以便于所述多晶硅场板的第二部和与其相邻的金属场板通过该多晶硅场板的第二部和该金属场板之间的绝缘介质层中的接触孔连接。
[0043]所述金属场板的靠近所述漏极的一端和在该金属场板上方并与该金属场板相邻的金属场板的靠近所述源极的一端在水平方向上部分重叠，重叠长度为I?10微米，以便于相邻的两金属场板通过该两金属场板之间的绝缘介质层中的接触孔连接。
[0044]图3所示，当本实用新型实施例所述的多阶场板包括两层金属场板时，
[0045]该实施例所述的多阶场板应用于的横向高压半导体器件包括衬底301、体区302、漂移区303、源极304、位于所述源极304上方的第一栅氧化层305、场氧化层306、漏极307和位于所述漏极307上方的第二栅氧化层308 ；
[0046]所述多阶场板包括多晶硅场板；
[0047]所述多晶硅场板包括设置于所述第一栅氧化层305上的第一部31和设置于所述场氧化层306上的第二部32 ；
[0048]所述多阶场板还包括第一金属场板33和第二金属场板34 ；
[0049]所述第一金属场板33和所述第二金属场板34依次设置于所述多晶硅场板的第二部32之上；
[0050]所述多晶娃场板的第二部32和第一金属场板33之间设置有第一绝缘介质层35并通过该第一绝缘介质层35中的第一接触孔351连接；
[0051]所述第一金属场板33和所述第二金属场板34之间设置有第二绝缘介质层36并通过该第二绝缘介质层36中的第二接触孔361连接；
[0052]所述多晶硅场板的第二部32的靠近所述漏极307的一端与所述漏极307的距离大于所述第一金属场板33的靠近所述漏极307的一端与所述漏极307的距离，所述多晶硅场板的第二部32的靠近所述漏极307的一端与所述漏极307的距离和所述第一金属场板33的靠近所述漏极307的一端与所述漏极307的距离之差为I?10微米；
[0053]所述第一金属场板33的靠近所述漏极307的一端与所述漏极307的距离大于所述第二金属场板34的靠近所述漏极307的一端与所述漏极307的距离，所述第一金属场板33的靠近所述漏极307的一端与所述漏极307的距离和所述第二金属场板34的靠近所述漏极307的一端与所述漏极307的距离之差为I?10微米；[0054]所述多晶硅场板的第二部32的靠近所述漏极307的一端和所述第一金属场板33的靠近所述源极304的一端在水平方向上部分重叠，重叠长度为I?10微米；
[0055]所述第一金属场板33的靠近所述漏极307的一端和所述第二金属场板34的靠近所述源极304的一端在水平方向上部分重叠，重叠长度为I?10微米。
[0056]本实用新型还提供了一种横向高压半导体器件，包括上述的多阶场板。
[0057]本实用新型实施例所述的横向高压半导体器件及其多阶场板，可以使得横向高压半导体器件的漂移区表面的电场分布更加均匀，从而提高横向高压半导体器件的击穿电压，而且在工艺上非常容易实现，不需要增加工艺步骤或采取专门的工艺方法。
[0058]以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种应用于横向高压半导体器件的多阶场板，所述横向高压半导体器件包括源极、位于所述源极上方的栅氧化层、场氧化层和漏极，所述多阶场板包括多晶硅场板，所述多晶硅场板包括设置于所述栅氧化层上的第一部和设置于所述场氧化层上的第二部，其特征在于，所述多阶场板还包括第一金属场板； 所述第一金属场板设置于所述多晶硅场板的第二部上； 所述多晶硅场板的第二部和所述第一金属场板之间设置有绝缘介质层并通过该绝缘介质层中的接触孔连接； 所述多晶硅场板的第二部的靠近所述漏极的一端与所述漏极的距离大于所述第一金属场板的靠近漏极的一端与所述漏极的距离。
2.如权利要求1所述的应用于横向高压半导体器件的多阶场板，其特征在于，所述多晶硅场板的第二部的靠近所述漏极的一端和所述第一金属场板的靠近所述源极的一端在水平方向上部分重叠。
3.一种应用于横向高压半导体器件的多阶场板，所述横向高压半导体器件包括源极、位于所述源极上方的栅氧化层、场氧化层和漏极，所述多阶场板包括多晶硅场板，所述多晶硅场板包括设置于所述栅氧化层上的第一部和设置于所述场氧化层上的第二部，其特征在于， 所述多阶场板还包括至少两个金属场板； 所述至少两个金属场板依次设置于所述多晶硅场板的第二部之上； 所述多晶硅场板的第二部和与其距离最近的金属场板之间设置有绝缘介质层并通过该绝缘介质层中的接触孔连接，两相邻的金属场板之间设置有绝缘介质层并通过该绝缘介质层中的接触孔连接； 所述多晶硅场板的第二部的靠近所述漏极的一端与所述漏极的距离大于与该多晶硅场板的第二部距离最近的金属场板的靠近所述漏极的一端与所述漏极的距离； 所述金属场板的靠近所述漏极的一端与所述漏极的距离大于在该金属场板上方并与该金属场板相邻的金属场板的靠近所述漏极的一端与所述漏极的距离。
4.如权利要求3所述的应用于横向高压半导体器件的多阶场板，其特征在于， 所述多晶硅场板的第二部的靠近所述漏极的一端和与该多晶硅场板的第二部距离最近的所述金属场板的靠近所述源极的一端在水平方向上部分重叠； 所述金属场板的靠近所述漏极的一端和在该金属场板上方并与该金属场板相邻的金属场板的靠近所述源极的一端在水平方向上部分重叠。
5.一种横向高压半导体器件，其特征在于，包括如权利要求1至4中任一权利要求所述的多阶场板。
【文档编号】H01L29/06GK203481244SQ201320598229
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】潘光燃, 石金成, 高振杰, 文燕, 王焜 申请人:北大方正集团有限公司, 深圳方正微电子有限公司