[发明专利]用高介电系数膜的表面(横向)耐压结构

摘要

本发明提出一种用高介电系数薄膜覆盖于半导体表面作为实现最佳横向变通量的方法或辅助方法。此高介电系数的膜可以在半导体表面引入电通量，也可以在半导体表面取出电通量，也可以在一部分取出电通量而在另一部分引入电通量。利用最佳横向变通量可以制造横向高压器件，并可作为纵向高压器件的结边缘技术，又可防止在覆盖异位补偿杂质层的边界上强电场的产生。还可作为电通量进入衬底只占总通量极少部分时实现最佳横向变通量以制作器件的方法。

主权项

1、一种用于半导体器件的表面耐压区，所述半导体器件含有第一种导电类型的半导体衬底及一个与衬底相接触的重掺杂的第二种导电类型的半导体区或金属区的最大电位区，还有一个与衬底相联接的重掺杂的第一种导电类型的半导体区或金属区的最小电位区；所述表面耐压区位于衬底之顶部从最大电位区到最小电位区的区域，其特征在于：所述表面耐压区至少包含一段覆盖在半导体表面的高介电系数的介质膜；所述覆盖在半导体表面的高介电系数的介质膜还可以有一段或多段在其顶部有导体，该导体可以是浮空的，也可以是连接到耐压区外部的一个电位端；所述表面耐压区还可以包含一段或多段净掺杂为第二种导电类型及/或第一种导电类型的半导体表面薄层，该表面薄层的杂质浓度及/或类型与衬底不一致；当所述表面耐压区在最大电位处与最小电位处间加有接近反向击穿电压时，耐压区处处对衬底发出净的第一种符号的电通量，此电通量线的平均通量密度约从qNBWpp逐渐或阶梯式地下降，这里q代表电子电荷，NB代表衬底的杂质浓度，Wpp代表由该衬底形成的单边突变平行平面结在其击穿电压下的耗尽层厚度，通量密度系指在一段表面横向尺寸远小于Wpp而又大于该处表面耐压区厚度的面积内有效的总通量数除以该面积所得之值；该处表面耐压区的厚度指该处高介电系数的介质膜的厚度加该处的对衬底有不同掺杂的表面薄层的厚度；所述的净的第一种符号的电通量线的符号是指此种电通量线和第二种导电类型的半导体的电离杂质产生的通量线的符号一致；所述的净的第一种符号的平均电通量密度是指第一种符号的平均电通量密度减去与第一种符号相反的、第二种符号的平均电通量密度之值；所述表面耐压区在上述净的第一种符号的平均电通量密度作用下，沿表面(横向)的电场从最大电位区指向最小的电位区，且其值从接近于零而逐渐或阶梯式增加；所述的电通量密度包括表面耐压区中净掺杂为第二种导电类型或第一种导电类型的半导体表面薄层的电离杂质电荷所产生的电通量密度，也包括由高介电系数膜引起的电通量密度；所述的高介电系数膜引起的电通密度是指该高介电系数的膜顶部没有导体所引起的电通量密度及/或该高介电系数的膜顶部有导体所引起的电通量密度；所述的顶部没有导体的高介电系数的膜所引起的电通量密度是指在表面一小段距离处，在离最大电位区最近的一边的沿表面(横向)的电场乘以此边上的方块电容减去离最大电位区最远的一边的沿表面(横向)的电场乘以此边上的方块电容所得之值；所述的方块电容是指介质膜中平行于表面的电通量分量被该处平行于表面的电场分量所除所得之量；所述的顶部有导体的高介电系数的膜所引起的电通量密度是指在该处膜的顶部的电位减半导体表面的电位所得之值乘以该高介电系数的膜的比电容；所述的比电容是指该高介电系数膜的顶部与其下面的半导体表面之间的电位差除由此电位差引起的电通量密度所得之值。