[发明专利]带有介电层组的半导体元件

说明书

在半导体和处于其上的导电层之间有介电层组的半导体元件，有介电层之间的界面可能被充电的问题。这可能导致在截止状态下半导体本身中形成不希望有的转换层或蓄积层，这可能招致漏电流增大、短路或击穿电压降低。

发明内容

本发明的任务是，提供一种不会在介电层之间的界面上出现界面充电的带有介电层组的半导体元件。

权利要求1的内容解决这个任务。改进在从属权利要求中提出。

半导体元件的一个实施例有一个半导体区域。在半导体区域的上面安排第一导电层。在半导体区域和第一导电层之间安排带有第一介电特性的第一介电层，和带有第二介电特性的第二介电层，其中第一介电特性不同于第二介电特性。在第一介电层和第二介电层之间安排第二导电层。半导体元件还有一个分压器，它接在第一导电层和半导体区域之间。第二导电层只与该分压器电连接。

通过不同电介质之间的第二导电层防止电荷聚集在电介质之间的界面上。穿过该电介质的电荷通过第二导电层和分压器释放。由此没有电荷在半导体区域和第一导电层之间的介电区中可聚集。第二导电层总是保持在相同的电位上。

第一介电层具有100nm至2μm时，其是一项改进。

另一个实施例规定，第一介电层毗邻半导体区域。

第二介电层最好具有100nm至2μm的厚度。

第二介电层毗邻第一导电层时，其是改进。

在一个实施例中，第一和第二介电层具有不同的导电性。

另一个实施例规定，该第一介电层由SiO₂组成，而第二介电层由一种不同于SiO₂的介电材料组成。

其是一项优选的改进，如果其中至少一个介电层具有相对介电常数的负温度系数。

此外，该分压器可以由至少一个电阻和至少一个二极管建立。这时，至少一个电阻可以接在第一导电层和第二导电层之间，而至少一个二极管可以接在该第二导电层和该半导体区域之间。

作为替代方案，该分压器由至少两个电阻建立。在此，至少一个电阻可以接在第一导电层和第二导电层之间，而至少另一个电阻可接在该第二导电层和该半导体区域之间。此外，至少一个电阻可以接在该第一导电层和该第二导电层之间，而至少另一个电阻可以接在该第二导电层和第三导电层之间，其中该第三导电层与该半导体区域电连接。

另一个实施例规定，至少一个电阻是该第一介电层或者该第二介电层的部分。

另一个实施例是，该分压器由至少两个二极管形成。这时，至少一个二极管可以接在该第一导电层和该第二导电层之间，而至少另一个二极管可以接在该第二导电层和该半导体区域之间。

一个实施例是，该半导体区域是MOS-晶体管的沟道区。

该第二导电层的厚度最好为10nm至100nm。

附图说明

图1表示带有处于两个与分压器连接的介电层之间的导电层的半导体元件的示意结构；

图2表示分压器一个实施例的等效电路；

图3表示分压器一个替代实施例的等效电路；

图4表示带有处于两个介电层之间的导电层和一个集成分压器的半导体元件的实施例的示意横剖面图；

图5表示分压器的一个替代实施例的等效电路；而

图6表示一个集成于半导体中的分压器的实施例的示意横剖面图。

具体实施方式

现将参照附图，对本发明的实施例作较详细的说明。然而本发明不限于这些具体描述的实施方式，而是可以以适当的方法改变和修改。一个实施例的各个特征和特征的结合与另一个实施例的特征和特征结合适当结合，以便达到其他的按照本发明的实施方式，仍在本发明的范围内。

在下面参照附图对本发明的实施例作较详细的说明之前应该指出，在各图中相同的元素用相同或相似的附图标记表示，对这些元素不再重复描述。另外，这些附图不需要按照比例绘制。毋宁说重心是阐明基本原理。

图1示意地显示半导体元件一个横断面的一个片段。半导体元件有一个半导体区域10，它是半导体的一部分。该半导体区域10，例如可以是一个在半导体衬底上掺杂的区域。特别该半导体区域10可以是一个MOS场效应晶体管或IGBT中的沟道区。

半导体区域10附近安排第一导电层20。第一导电层20，例如，可以是MOS半导体场效应晶体管或IGBT的沟道控制电极(栅电极)。但在另一个示例中，该导电层20还可以是引导电流的导线带。更一般地说，该第一导电层20在半导体元件运行的情况下处于比半导体10更高的电位。因此，在该第一导电层20用作沟道控制电极的情况下，在半导体中两个其他掺杂区域之间该半导体区域10(沟道区)中形成一个沟道。