本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

在半導(dǎo)體器件中，若需要在較高電壓下工作時(shí)，需將一部分電極通過高壓互聯(lián)線與外圍的高壓母線連接。若高壓互聯(lián)線在半導(dǎo)體器件表面覆蓋的區(qū)域下方包含有源區(qū)，則當(dāng)高壓互聯(lián)線與高壓母線連接后，高壓會(huì)通過接觸孔經(jīng)過介質(zhì)層、場(chǎng)氧化層而傳遞到有源區(qū)中，從而可能導(dǎo)致有源區(qū)發(fā)生擊穿最終使得整個(gè)半導(dǎo)體器件失效。因此，對(duì)于需要在較高電壓下工作的半導(dǎo)體器件來說，版圖中會(huì)設(shè)置一片專用于布置上述高壓互聯(lián)線的區(qū)域。

為防止半導(dǎo)體器件擊穿，高壓互聯(lián)線覆蓋區(qū)域的下方(以下簡(jiǎn)稱半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu))不能包含有源區(qū)，而只能包含漂移區(qū)。這部分漂移區(qū)則能通過場(chǎng)氧化層和介質(zhì)層而感應(yīng)出相應(yīng)的高壓，若這部分漂移區(qū)的擊穿電壓大于所感應(yīng)出的高壓，即可通過漂移區(qū)來耗盡高壓，從而使半導(dǎo)體器件不再受到高壓的影響。因此，高壓互聯(lián)的關(guān)鍵在于提高此半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)的擊穿電壓，并使得半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)的擊穿電壓大于半導(dǎo)體器件的耐壓。

圖1為傳統(tǒng)方法中以高壓橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件為例，其中的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)100的剖視圖，包括：P型襯底101、起隔離作用的埋氧化層108、N型頂層硅102、作為半導(dǎo)體器件源極襯底的P阱103、作為半導(dǎo)體器件漏極緩沖層的N阱104、用于布置高壓互聯(lián)線的金屬層105、介質(zhì)層107、場(chǎng)氧化層106。圖2為傳統(tǒng)高壓橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的俯視圖，其中半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)100與器件有效工作區(qū)域500是隔離開的，即高壓互聯(lián)線沒有覆蓋有源區(qū)區(qū)域。在傳統(tǒng)的方法中，通過增加介質(zhì)層107和場(chǎng)氧化層106的厚度來提高整個(gè)半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)100的擊穿電壓，然而這種方法對(duì)于高壓和超高壓的應(yīng)用有局限性，一般只能應(yīng)用于工作電壓低于300V的半導(dǎo)體器件中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)，能夠使半導(dǎo)體器件在更高的電壓下工作。

一種半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)，包括用于布置高壓互聯(lián)線的高壓互聯(lián)區(qū)域，且所述高壓互聯(lián)區(qū)域下方依次為金屬層、介質(zhì)層、場(chǎng)氧化層、漂移區(qū)除有源區(qū)之外的區(qū)域，所述半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)還包括若干導(dǎo)體場(chǎng)板、若干半絕緣電阻場(chǎng)板；

所述導(dǎo)體場(chǎng)板位于所述半絕緣電阻場(chǎng)板上方，且所述導(dǎo)體場(chǎng)板處于所述介質(zhì)層中；所有所述半絕緣電阻場(chǎng)板均與所述場(chǎng)氧化層相鄰；所述導(dǎo)體場(chǎng)板與所述半絕緣電阻場(chǎng)板構(gòu)成若干電容器，且任一所述電容器至少能與另一所述電容器傳送能量。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述導(dǎo)體場(chǎng)板位于第一層，所述半絕緣電阻場(chǎng)板位于第二層；最接近用于連接高壓互聯(lián)線的電極的導(dǎo)體場(chǎng)板與所述電極用導(dǎo)體連接；在與任一所述半絕緣電阻場(chǎng)板最接近的兩個(gè)所述導(dǎo)體場(chǎng)板中，靠近用于接高壓互聯(lián)線的電極的所述導(dǎo)體場(chǎng)板與所述半絕緣電阻場(chǎng)板通過導(dǎo)體連接，而另一所述導(dǎo)體場(chǎng)板與所述半絕緣場(chǎng)板構(gòu)成電容器。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述半絕緣電阻場(chǎng)板位于第一層、所述導(dǎo)體場(chǎng)板至少位于兩層；任一所述導(dǎo)體場(chǎng)板至少與相鄰層中的另一所述導(dǎo)體場(chǎng)板構(gòu)成電容器；在與任一所述半絕緣電阻場(chǎng)板最接近的兩個(gè)所述導(dǎo)體場(chǎng)板中，靠近用于接高壓互聯(lián)線的電極的所述導(dǎo)體場(chǎng)板與所述半絕緣電阻場(chǎng)板通過導(dǎo)體連接，而另一所述導(dǎo)體場(chǎng)板與所述半絕緣場(chǎng)板構(gòu)成電容器。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，同一層中的各所述導(dǎo)體場(chǎng)板大小相同且按相同的間隔依次排列。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，將所有所述導(dǎo)體場(chǎng)板、半絕緣電阻場(chǎng)板投影至所述漂移區(qū)表面后，在形成的投影圖形中，在對(duì)應(yīng)所述漂移區(qū)除有源區(qū)之外的表面區(qū)域上沒有空隙。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，各所述半絕緣電阻場(chǎng)板大小相同并按相同的間隔依 次排列。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所有所述半絕緣電阻場(chǎng)板構(gòu)成的區(qū)域大小或等于所述漂移區(qū)除有源區(qū)之外的區(qū)域。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，任意相鄰的兩個(gè)所述半絕緣電阻場(chǎng)板之間的距離均介于0.3至0.8微米之間。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述導(dǎo)體場(chǎng)板為金屬場(chǎng)板。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述半絕緣電阻場(chǎng)板為多晶硅場(chǎng)板。

對(duì)于上述半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)來說，導(dǎo)體場(chǎng)板位于半絕緣電阻場(chǎng)板上方，且導(dǎo)體場(chǎng)板處于介質(zhì)層中，導(dǎo)體場(chǎng)板與半絕緣電阻場(chǎng)板構(gòu)成若干電容器。當(dāng)導(dǎo)體場(chǎng)板感應(yīng)到高壓并通過電容效應(yīng)傳遞時(shí)，由于任一電容器至少能與另一電容器傳送能量，因此最終高壓會(huì)分散于各電容器中。而由于傳遞過程中存在能量消耗，因此分散于各電容器中的電壓即會(huì)減弱，從而使得半絕緣電阻場(chǎng)板下方形成較弱的電場(chǎng)。同時(shí)，由于半絕緣電阻場(chǎng)板均與場(chǎng)氧化層相鄰，即半絕緣電阻場(chǎng)板對(duì)有源區(qū)表面的電場(chǎng)具有的調(diào)制作用，因此在半絕緣電阻場(chǎng)板下方形成較弱的電場(chǎng)的情況下，由于半絕緣電阻場(chǎng)板的調(diào)制作用，即使得漂移區(qū)表面的電場(chǎng)也會(huì)較弱，從而在整體上減小了漂移區(qū)表面承受的高壓，提高了半導(dǎo)體器件的擊穿電壓，使得半導(dǎo)體器件能夠在更高的電壓下工作。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖2為傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件的俯視圖。

圖3為一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖4為傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)形成的電場(chǎng)分布圖。

圖5為圖3所示實(shí)施例的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)形成的電場(chǎng)分布圖。

圖6為傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)的擊穿電壓測(cè)試曲線。

圖7為圖3所示實(shí)施例的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)中只設(shè)有半絕緣電阻場(chǎng)板情況下的擊穿電壓測(cè)試曲線。

圖8為圖3所示實(shí)施例的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)的擊穿電壓測(cè)試曲線。

圖9為另一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)的剖視圖。

具體實(shí)施方式

為了更清楚的解釋本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)，以下結(jié)合實(shí)施例作具體的說明。在以下實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)設(shè)置于半導(dǎo)體器件中，用于提高半導(dǎo)體器件的擊穿電壓，且以橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體為例進(jìn)行說明。

本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)，包括用于布置高壓互聯(lián)線的高壓互聯(lián)區(qū)域，且該高壓互聯(lián)區(qū)域下方依次為金屬層、介質(zhì)層、場(chǎng)氧化層、漂移區(qū)除有源區(qū)之外的區(qū)域，該半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)還包括若干導(dǎo)體場(chǎng)板、若干半絕緣電阻場(chǎng)板。

其中，導(dǎo)體場(chǎng)板位于半絕緣電阻場(chǎng)板的上方，且導(dǎo)體場(chǎng)板處于介質(zhì)層中。所有半絕緣電阻場(chǎng)板均與場(chǎng)氧化層相鄰。導(dǎo)體場(chǎng)板與半絕緣電阻場(chǎng)板構(gòu)成若干電容器，且任一電容器至少能與另一電容器傳送能量。

對(duì)于上述半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)來說，導(dǎo)體場(chǎng)板位于半絕緣電阻場(chǎng)板上方，且導(dǎo)體場(chǎng)板處于介質(zhì)層中，導(dǎo)體場(chǎng)板與半絕緣電阻場(chǎng)板構(gòu)成若干電容器。當(dāng)導(dǎo)體場(chǎng)板感應(yīng)到高壓并通過電容效應(yīng)傳遞時(shí)，由于任一電容器至少能與另一電容器傳送能量，因此最終高壓會(huì)分散于各電容器中。而由于傳遞過程中存在能量消耗，因此分散于各電容器中的電壓即會(huì)減弱，從而使得半絕緣電阻場(chǎng)板下方形成較弱的電場(chǎng)。同時(shí)，由于半絕緣電阻場(chǎng)板均與場(chǎng)氧化層相鄰，即半絕緣電阻場(chǎng)板對(duì)有源區(qū)表面的電場(chǎng)具有的調(diào)制作用，因此在半絕緣電阻場(chǎng)板下方形成較弱的電場(chǎng)的情況下，由于半絕緣電阻場(chǎng)板的調(diào)制作用，即使得漂移區(qū)表面的電場(chǎng)也會(huì)較弱，從而在整體上減小了漂移區(qū)表面承受的高壓，提高了半導(dǎo)體器件的擊穿電壓，使得半導(dǎo)體器件能夠在更高的電壓下工作。

以下將以兩種實(shí)施例來具體解釋本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)。

圖3示出了一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)的剖視圖。其中，該半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)包括：P型襯底201、埋氧化層209、N型頂層硅202、P阱203、N阱204、若干半絕緣電阻場(chǎng)板205、若干導(dǎo)體場(chǎng)板206、金屬層207、介質(zhì)層208a、場(chǎng)氧化層208b。

其中，埋氧化層209起隔離作用。P型襯底201可以使用重?fù)诫s，同時(shí)由于P型襯底201被埋氧化層209與其余部分隔離開，所以對(duì)半導(dǎo)體器件的擊穿特性影響較小。N型頂層硅202，作為半導(dǎo)體器件的漂移區(qū)，可通過調(diào)節(jié)濃度來提高整個(gè)半導(dǎo)體器件器件的擊穿電壓。P阱203，是源極的襯底。N阱204，是漏極的緩沖層。金屬層207上方為高壓互聯(lián)區(qū)域，該高壓互聯(lián)區(qū)域用于布置高壓互聯(lián)線。介質(zhì)層208a、場(chǎng)氧化層208b均為絕緣材料。

其中，漏極用于接高壓互聯(lián)線，介質(zhì)層208a的厚度同傳統(tǒng)的方法一樣，采取加厚的方式以提高擊穿電壓。需要說明的是，由于本實(shí)施例中在介質(zhì)層208a中設(shè)置了若干半絕緣電阻場(chǎng)板205、若干導(dǎo)體場(chǎng)板206，因此介質(zhì)層208a本身就是采用了加厚的方式，以便容納若干半絕緣電阻場(chǎng)板205、若干導(dǎo)體場(chǎng)板206。場(chǎng)氧化層208b的厚度低于介質(zhì)層208a的厚度。如圖3所示，高壓互聯(lián)區(qū)域下方依次為金屬層207、介質(zhì)層208a、場(chǎng)氧化層208b、N型頂層硅202位于P阱203和N阱204之間的區(qū)域，即漂移區(qū)除有源區(qū)之外的區(qū)域。

本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)，是在傳統(tǒng)加厚介質(zhì)層208a的基礎(chǔ)上，引入多層場(chǎng)板來進(jìn)一步提高半導(dǎo)體器件的擊穿電壓。

其中，各半絕緣電阻場(chǎng)板205排列于第二層，且均與場(chǎng)氧化層208b相鄰。由于各半絕緣電阻場(chǎng)板205與場(chǎng)氧化層208b相鄰，所以半絕緣電阻場(chǎng)板205對(duì)漂移區(qū)表面的電場(chǎng)有調(diào)制作用。

另外，位于第一層的各導(dǎo)體場(chǎng)板206均位于介質(zhì)層208a中接近金屬層207的位置，并在各半絕緣電阻場(chǎng)板205之上。在所有導(dǎo)體場(chǎng)板206中，最接近用于接高壓互聯(lián)線的電極的導(dǎo)體場(chǎng)板206與該電極用導(dǎo)體連接，如圖3所示，即最右端的導(dǎo)體場(chǎng)板206與漏極相連。

同時(shí)在與任一半絕緣電阻場(chǎng)板205最接近的兩個(gè)導(dǎo)體場(chǎng)板206中，靠近上述電極的導(dǎo)體場(chǎng)板206與該半絕緣電阻場(chǎng)板205通過導(dǎo)體連接，而另一導(dǎo)體場(chǎng)板206與該半絕緣場(chǎng)板205構(gòu)成電容器。在本實(shí)施例中，任一半絕緣電阻場(chǎng)板205均與位于其右上方的導(dǎo)體場(chǎng)板206垂直相連，而與位于其左上方的導(dǎo)體場(chǎng)板206構(gòu)成電容器，即形成交疊電容。

需要說明的是，由于半絕緣電阻場(chǎng)板205若與上方的兩個(gè)導(dǎo)體場(chǎng)板206同 時(shí)有相對(duì)的部分，則與這兩個(gè)導(dǎo)體場(chǎng)板206同時(shí)構(gòu)成兩部分電容器，而由于絕緣電阻場(chǎng)板205與導(dǎo)體場(chǎng)板206的材料性質(zhì)不同，在同一半絕緣電阻場(chǎng)板205上形成的兩個(gè)電容之間的關(guān)系存在不穩(wěn)定的情況，因此在本實(shí)施例中將任一半絕緣電阻場(chǎng)板205均與位于其右上方的導(dǎo)體場(chǎng)板206垂直相連，還可以消除上述不穩(wěn)定的因素，從而使得任一半絕緣電阻場(chǎng)板205上只存在一種電容。

因此，對(duì)于本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)，一方面，當(dāng)導(dǎo)體場(chǎng)板206感應(yīng)到高壓后，即會(huì)將電壓傳遞至與其相連的半絕緣電阻場(chǎng)板205，之后半絕緣電阻場(chǎng)板205又會(huì)通過電容效應(yīng)將一部分電壓傳遞至左上方的另一導(dǎo)體場(chǎng)板206，以此類推，最終高壓將會(huì)分散于各導(dǎo)體場(chǎng)板206和半絕緣電阻場(chǎng)板205中，且由于存在能量消耗，半絕緣電阻場(chǎng)板205下方最終形成較弱的電場(chǎng)，進(jìn)而在半絕緣電阻場(chǎng)板205對(duì)漂移區(qū)表面電場(chǎng)調(diào)制的作用下，使得漂移區(qū)表面的電場(chǎng)也呈較弱的電場(chǎng)分布，有效削弱了高壓對(duì)半導(dǎo)體器件內(nèi)部漂移區(qū)的影響。

另一方面，當(dāng)漏極連接高壓互聯(lián)線后，與漏極相連的導(dǎo)體場(chǎng)板206即會(huì)通過漏極首先形成帶電位場(chǎng)板，并使得與其相連的半絕緣電阻場(chǎng)板205帶有同樣電位，之后該半絕緣電阻場(chǎng)板205左上方的導(dǎo)體場(chǎng)板206也會(huì)由于電容效應(yīng)，隨之帶有一定的電位。依次類推，最終所有的導(dǎo)體場(chǎng)板206和半絕緣電阻場(chǎng)板205都會(huì)成為帶電位場(chǎng)板。而由于在各級(jí)場(chǎng)板中傳遞電壓時(shí)存在能量消耗，因此，最終在半絕緣電阻場(chǎng)板205的下方形成逐漸遞減的電勢(shì)分布，進(jìn)而在半絕緣電阻場(chǎng)板205對(duì)漂移區(qū)表面電場(chǎng)調(diào)制的作用下，使得漂移區(qū)表面的電場(chǎng)也呈逐漸遞減的電勢(shì)分布，有效削弱了高壓對(duì)半導(dǎo)體器件內(nèi)部漂移區(qū)的影響，在整體上減小了漂移區(qū)表面承受的高壓，提高了半導(dǎo)體器件的擊穿電壓，從而使得半導(dǎo)體器件能夠在更高的電壓下工作，同時(shí)更有益于實(shí)現(xiàn)高低壓器件的互聯(lián)。

另外，由于各半絕緣電阻場(chǎng)板205內(nèi)部電場(chǎng)是均勻分布的，因此，在各半絕緣電阻場(chǎng)板205附近的電勢(shì)逐漸下降的基礎(chǔ)上，在半絕緣電阻場(chǎng)板205的調(diào)制作用下，還可以使得對(duì)應(yīng)任一半絕緣電阻場(chǎng)板205附近漂移區(qū)表面的電場(chǎng)均勻分布，從而減小因出現(xiàn)電場(chǎng)密集區(qū)域而發(fā)生擊穿的可能性。

需要說明的是，在不同的工作電壓或其他情況下，通過調(diào)整半絕緣電阻場(chǎng)板205的大小及相互之間的間隔、各導(dǎo)體場(chǎng)板206的大小及相互之間的間隔， 即可調(diào)整交疊電容的大小，進(jìn)而使得整個(gè)電場(chǎng)分布達(dá)到最佳的狀態(tài)。

同時(shí)，各半絕緣電阻場(chǎng)板205的厚度越大，其內(nèi)部的電場(chǎng)越均勻，但半絕緣電阻場(chǎng)板205的厚度需保證半絕緣電阻場(chǎng)板205與相應(yīng)的導(dǎo)體場(chǎng)板206之間的間隔能夠保持電容效應(yīng)。另外，場(chǎng)氧化層208b的厚度越薄，半絕緣電阻場(chǎng)板205對(duì)漂移區(qū)表面電場(chǎng)的調(diào)制作用越明顯，但場(chǎng)氧化層208b的厚度需保證半絕緣電阻場(chǎng)板205中不會(huì)有電流直接流向漂移區(qū)。

具體的，各半絕緣電阻場(chǎng)板205的大小相同，且按相同的間隔依次排列，如此，半絕緣電阻場(chǎng)板205則會(huì)感應(yīng)出相對(duì)均勻分布的電場(chǎng)。那么在半絕緣電阻場(chǎng)板205的調(diào)制作用下，就能夠避免漂移區(qū)表面因出現(xiàn)電場(chǎng)密集區(qū)域而發(fā)生擊穿的現(xiàn)象。在上述情況下，該半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)，一方面在半絕緣電阻場(chǎng)板205與導(dǎo)體場(chǎng)板206之間依次傳遞電壓的情況下，使得漂移區(qū)表面形成逐漸遞減的電勢(shì)分布；另一方面，由于半絕緣電阻場(chǎng)板205能夠均勻分布電場(chǎng)，因此最終使得漂移區(qū)表面的電場(chǎng)在逐漸遞減的基礎(chǔ)上又均勻分布，既削弱了高壓對(duì)漂移區(qū)的影響，又能避免漂移區(qū)表面因出現(xiàn)電場(chǎng)密集區(qū)域而發(fā)生擊穿的現(xiàn)象，從而進(jìn)一步提高了半導(dǎo)體器件的擊穿電壓。

需要說明的是，半絕緣電阻場(chǎng)板205之間的距離越小，由所有半絕緣電阻場(chǎng)板205產(chǎn)生的電場(chǎng)就越均勻。在本實(shí)施例中，任意相鄰的兩個(gè)半絕緣電阻場(chǎng)板205之間的距離介于0.3至0.8微米之間。

具體的，第二層中由所有半絕緣電阻場(chǎng)板205構(gòu)成的整個(gè)區(qū)域等于漂移區(qū)除有源區(qū)之外的區(qū)域。如圖3所示，漂移區(qū)除有源區(qū)之外的區(qū)域即為N型頂層硅202位于P阱203和N阱204之間的區(qū)域。這樣做的好處是，漂移區(qū)上承受高壓的區(qū)域越大，則半導(dǎo)體器件能夠承受的高壓值就越大，從而進(jìn)一步提高整個(gè)半導(dǎo)體器件的擊穿電壓。另外，所有半絕緣電阻場(chǎng)板205構(gòu)成的區(qū)域沒有覆蓋在有源區(qū)上，從而可以保證有源區(qū)不會(huì)受到高壓的影響。

另外，在其他情況下，例如電壓較低，第二層中由所有半絕緣電阻場(chǎng)板205構(gòu)成的整個(gè)區(qū)域也可小于漂移區(qū)除有源區(qū)之外的區(qū)域，只要保證半導(dǎo)體器件不會(huì)擊穿即可。

具體的，導(dǎo)體場(chǎng)板206為金屬場(chǎng)板，半絕緣電阻場(chǎng)板205為多晶硅場(chǎng)板。

在其他情況下，導(dǎo)體場(chǎng)板206也可由其他類型的導(dǎo)體制成，例如可導(dǎo)電的合金。半絕緣電阻場(chǎng)板205也可由其他半絕緣的材料制成，只要能夠保證產(chǎn)生均勻的電場(chǎng)即可。

需要說明的，本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)不僅適用于橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體中，還適用于其他類型的半導(dǎo)體器件中，例如以體硅或碳化硅作為襯底材料的半導(dǎo)體器件，或者快恢復(fù)二極管、絕緣柵雙極晶體管等，只要在各半導(dǎo)體器件中對(duì)應(yīng)高壓互聯(lián)線的下方絕緣層中按與本實(shí)施例相同的原理設(shè)置導(dǎo)體場(chǎng)板206和半絕緣電阻場(chǎng)板205，就同樣會(huì)提高各半導(dǎo)體器件的擊穿電壓。

為了驗(yàn)證本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)的擊穿電壓，發(fā)明人通過模擬仿真軟件在將高壓互聯(lián)線連接高壓后，對(duì)傳統(tǒng)和本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行二維模擬仿真，圖4示出了傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)形成的電場(chǎng)分布圖，圖5示出了一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)形成的電場(chǎng)分布圖。

由圖4、圖5可以看出，傳統(tǒng)的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)中在左側(cè)出現(xiàn)電場(chǎng)線聚集的情況，因此在這一區(qū)域容易發(fā)生擊穿的現(xiàn)象。而在本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)中，從漏極到源極之間的電場(chǎng)線密度逐漸變小，也就是電勢(shì)逐漸變小，同時(shí)電場(chǎng)線分布在整體上呈現(xiàn)均勻過渡的趨勢(shì)，變化平滑，沒有出現(xiàn)電場(chǎng)線聚集的情況。因此，在電場(chǎng)線分布情況中，本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)較傳統(tǒng)方法有了較大程度的提升。

同時(shí)，為了進(jìn)一步驗(yàn)證本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)的耐壓性能，發(fā)明人還對(duì)傳統(tǒng)方法和本發(fā)明提供的高壓半導(dǎo)體耐壓結(jié)構(gòu)的擊穿電壓進(jìn)行了驗(yàn)證。圖6為傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)的擊穿電壓測(cè)試曲線。圖7為一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)只設(shè)有半絕緣電阻場(chǎng)板205情況下的擊穿電壓測(cè)試曲線。圖8為一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)的擊穿電壓測(cè)試曲線。

由圖6、圖7、圖8所示，傳統(tǒng)的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)的擊穿電壓為170V左右，一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)只設(shè)有半絕緣電阻場(chǎng)板205情況下的擊穿電壓為552V，而一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)的擊穿電壓為650V左右，并且發(fā)明人還測(cè)出使用一實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的擊穿電壓為580V。由此可以得出，本發(fā)明通過采用導(dǎo)體場(chǎng)板206和半絕緣電阻場(chǎng) 板205，使得半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)具有較高的擊穿電壓，同時(shí)滿足半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)的擊穿電壓大于半導(dǎo)體器件的擊穿電壓。因此在耐壓性方面，較傳統(tǒng)的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)有了較大的提升，由此可得出本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)具有較高的擊穿電壓，進(jìn)而提高了半導(dǎo)體器件的擊穿電壓。

圖9示出了另一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)的剖視圖，該半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)包括：P型襯底301、埋氧化層307、N型頂層硅302、P阱303、N阱304、若干半絕緣電阻場(chǎng)板305、若干導(dǎo)體場(chǎng)板306、金屬層309、介質(zhì)層308b、場(chǎng)氧化層308a。

其中，埋氧化層307起隔離作用。P型襯底301可以使用重?fù)诫s，同時(shí)由于P型襯底301被埋氧化層307與其余部分隔離開，所以對(duì)半導(dǎo)體器件的擊穿特性影響較小。N型頂層硅302，作為半導(dǎo)體器件的漂移區(qū)，可通過調(diào)節(jié)濃度來提高整個(gè)半導(dǎo)體器件器件的擊穿電壓。P阱303，是源極的襯底。N阱304，是漏極的緩沖層。金屬層309上方為高壓互聯(lián)區(qū)域，該高壓互聯(lián)區(qū)域用于布置高壓互聯(lián)線。介質(zhì)層308b、場(chǎng)氧化層308a均為絕緣材料。

其中，漏極用于接高壓互聯(lián)線，介質(zhì)層308b的厚度同傳統(tǒng)的方法一樣，采取加厚的方式以提高擊穿電壓。需要說明的是，由于本實(shí)施例中在介質(zhì)層308b中設(shè)置了若干半絕緣電阻場(chǎng)板305、若干導(dǎo)體場(chǎng)板306，因此介質(zhì)層308b本身就是采用了加厚的方式，以便容納上述若干半絕緣電阻場(chǎng)板305、若干導(dǎo)體場(chǎng)板306。場(chǎng)氧化層208b的厚度低于介質(zhì)層208a的厚度。場(chǎng)氧化層308a的厚度低于介質(zhì)層308b的厚度。如圖9所示，高壓互聯(lián)區(qū)域下方依次為金屬層309、介質(zhì)層308b、場(chǎng)氧化層308a、N型頂層硅302位于P阱303和N阱304之間的區(qū)域，即漂移區(qū)除有源區(qū)之外的區(qū)域。

本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)，是在傳統(tǒng)加厚介質(zhì)層308b的基礎(chǔ)上，引入多層復(fù)合型場(chǎng)板來進(jìn)一步提高半導(dǎo)體器件的擊穿電壓。

其中，各半絕緣電阻場(chǎng)板305排列于第一層，且均與場(chǎng)氧化層308a表面相鄰。由于半絕緣電阻場(chǎng)板305的下方僅有場(chǎng)氧化層308a，因此各半絕緣電阻場(chǎng)板305對(duì)漂移區(qū)表面的電場(chǎng)有調(diào)制作用。

各導(dǎo)體場(chǎng)板306位于介質(zhì)層308b中，且從金屬層309下方開始，依次排列 形成多層結(jié)構(gòu)，最下層的各導(dǎo)體場(chǎng)板306均位于各半絕緣電阻場(chǎng)板305之上。

同時(shí)，任一導(dǎo)體場(chǎng)板306至少與相鄰層中的另一導(dǎo)體場(chǎng)板306構(gòu)成電容器。其中，導(dǎo)體場(chǎng)板306可以與相鄰層中的一個(gè)導(dǎo)體場(chǎng)板306構(gòu)成電容器，或者同時(shí)與相鄰層中相鄰的兩個(gè)導(dǎo)體場(chǎng)板306分別構(gòu)成兩個(gè)電容器，只要保證每一層中的任一導(dǎo)體場(chǎng)板306均與位于下方的一個(gè)導(dǎo)體場(chǎng)板306構(gòu)成電容器即可。由于各導(dǎo)體場(chǎng)板306的性能相同，所以當(dāng)導(dǎo)體場(chǎng)板306同時(shí)與相鄰層中相鄰的兩個(gè)導(dǎo)體場(chǎng)板306分別構(gòu)成兩個(gè)電容器時(shí)，該導(dǎo)體場(chǎng)板306上的電容即為兩個(gè)串聯(lián)的電容之和，因此兩個(gè)電容不會(huì)存在相互抵消的情況，從而不會(huì)影響增強(qiáng)擊穿電壓的效果。

在與任一半絕緣電阻場(chǎng)板305最接近的兩個(gè)導(dǎo)體場(chǎng)板306中，靠近用于連接高壓互聯(lián)線的電極的導(dǎo)體場(chǎng)板306與該半絕緣電阻場(chǎng)板305通過導(dǎo)體連接，而另一導(dǎo)體場(chǎng)板306與該半絕緣場(chǎng)板305構(gòu)成電容器。在本實(shí)施例中，任一半絕緣電阻場(chǎng)板305均與位于其右上方的導(dǎo)體場(chǎng)板306垂直相連，而與位于其左上方的導(dǎo)體場(chǎng)板306構(gòu)成電容器，即形成交疊電容。

需要說明的是，由于半絕緣電阻場(chǎng)板305若與上方的兩個(gè)導(dǎo)體場(chǎng)板306同時(shí)有相對(duì)的部分，則會(huì)與這兩個(gè)導(dǎo)體場(chǎng)板306同時(shí)構(gòu)成兩個(gè)電容器，而半絕緣電阻場(chǎng)板305與導(dǎo)體場(chǎng)板306的材料性質(zhì)不同，在同一半絕緣電阻場(chǎng)板305上形成的兩個(gè)電容之間的關(guān)系存在不穩(wěn)定的情況，因此在本實(shí)施例中將任一半絕緣電阻場(chǎng)板305與位于其右上方的導(dǎo)體場(chǎng)板306垂直相連，還可以消除上述不穩(wěn)定的因素，使得任一半絕緣電阻場(chǎng)板305上只存在一種電容的情況。

當(dāng)高壓互聯(lián)線連接高壓后，從最上層的導(dǎo)體場(chǎng)板306開始，由于電容效應(yīng)會(huì)逐漸向下面相鄰層的導(dǎo)體場(chǎng)板306傳遞感應(yīng)電壓，并最終傳遞至最底層的半絕緣電阻場(chǎng)板305。由于電壓在向下傳遞的過程中，會(huì)消耗能量，所以最終傳遞至半絕緣電阻場(chǎng)板305上的感應(yīng)電壓的電壓值較低。同時(shí)由于半絕緣電阻場(chǎng)板305對(duì)漂移區(qū)表面的電場(chǎng)有調(diào)制作用，因此，最終使得漂移區(qū)表面的整個(gè)電場(chǎng)電勢(shì)較低，從而有效削弱了高壓對(duì)漂移區(qū)的影響，提高了半導(dǎo)體器件的擊穿電壓，進(jìn)而使得半導(dǎo)體器件能夠在更高的電壓下工作，同時(shí)也更易于實(shí)現(xiàn)高低壓器件的互聯(lián)。

另外，由于各半絕緣電阻場(chǎng)板305內(nèi)部電場(chǎng)是均勻分布的，因此在各半絕緣電阻場(chǎng)板305調(diào)制的作用下，還可以使得漂移區(qū)表面對(duì)應(yīng)每一半絕緣電阻場(chǎng)板305附近的電場(chǎng)均勻分布，從而降低電路密集區(qū)域的出現(xiàn)的可能性，進(jìn)一步提高半導(dǎo)體器件的擊穿電壓。

具體的，同一層中的各導(dǎo)體場(chǎng)板306大小相同，且按相同的間隔依次排列，且各半絕緣電阻場(chǎng)板305的大小相同，且按相同的間隔依次排列。在這種情況下，在每一層中由各導(dǎo)體場(chǎng)板306形成的電場(chǎng)都是均勻分布，而且位于第一層的所有半絕緣電阻場(chǎng)板305形成的電場(chǎng)也呈均勻分布。那么，在高壓從最上層的導(dǎo)體場(chǎng)板306開始逐漸向下傳遞至最底層的半絕緣電阻場(chǎng)板305后，在半絕緣電阻場(chǎng)板305附近形成的電場(chǎng)不僅電勢(shì)較低而且均勻分布。由于電場(chǎng)均勻分布能夠避免因出現(xiàn)電場(chǎng)密集區(qū)域而容易擊穿的現(xiàn)象，因此，該半導(dǎo)體器件耐壓結(jié)構(gòu)既能削弱高壓對(duì)漂移區(qū)的影響，又能避免漂移區(qū)表面因出現(xiàn)電場(chǎng)密集區(qū)域而發(fā)生擊穿的現(xiàn)象，從而進(jìn)一步提高了半導(dǎo)體器件的擊穿電壓。

具體的，將所有導(dǎo)體場(chǎng)板306、半絕緣電阻場(chǎng)板305投影至漂移區(qū)表面后，在形成的投影圖形中，在對(duì)應(yīng)漂移區(qū)除有源區(qū)之外的表面區(qū)域上沒有空隙。也就是說，各層中任意相鄰兩個(gè)場(chǎng)板之間的空隙，總會(huì)有其它層的場(chǎng)板位于與該空隙相對(duì)的位置上，從而將漂移區(qū)與介質(zhì)層308b完全隔離開。

當(dāng)半導(dǎo)體器件在工作時(shí)，金屬層309和介質(zhì)層308b會(huì)產(chǎn)生很多可動(dòng)離子，這些可動(dòng)離子均帶有一定的電位，同時(shí)由于半導(dǎo)體器件在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生自熱效應(yīng)，而這些可動(dòng)離子會(huì)在自熱效應(yīng)的作用下向漂移區(qū)進(jìn)行擴(kuò)散，當(dāng)這些可動(dòng)離子多到一定程度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體器件的失效，從而嚴(yán)重影響半導(dǎo)體器件的可靠性。因此，在本實(shí)施例中，通過設(shè)置多層復(fù)合型場(chǎng)板，將漂移區(qū)與介質(zhì)層308b完全隔離開，屏蔽了可動(dòng)離子的運(yùn)動(dòng)，從而可以提高半導(dǎo)體器件工作的可靠性。

需要說明的是，在不同的工作電壓或其他情況下，通過調(diào)整各半絕緣電阻場(chǎng)板305的大小及相互之間的間隔、各導(dǎo)體場(chǎng)板306的大小及相互之間的間隔、各層之間的間隔，均可調(diào)整各電容的大小，進(jìn)而使得整個(gè)電場(chǎng)分布達(dá)到最佳的狀態(tài)。另外，各半絕緣電阻場(chǎng)板305之間的距離越小，由所有半絕緣電阻場(chǎng)板305產(chǎn)生的電場(chǎng)越均勻。在本實(shí)施例中，各半絕緣電阻場(chǎng)板305之間的距離介于 0.3至0.8微米之間。

同時(shí)，各半絕緣電阻場(chǎng)板305的厚度越大，其內(nèi)部的電場(chǎng)越均勻，但各半絕緣電阻場(chǎng)板305的厚度需保證各半絕緣電阻場(chǎng)板305與相應(yīng)的導(dǎo)體場(chǎng)板306之間的間隔能夠保持電容效應(yīng)。另外，場(chǎng)氧化層308a的厚度越薄，半絕緣電阻場(chǎng)板305對(duì)漂移區(qū)表面電場(chǎng)的調(diào)制作用越明顯，但場(chǎng)氧化層308a的厚度需保證半絕緣電阻場(chǎng)板305不會(huì)有電流直接流向漂移區(qū)。

具體的，由所有半絕緣電阻場(chǎng)板305構(gòu)成的整個(gè)區(qū)域等于漂移區(qū)除有源區(qū)之外的區(qū)域。如圖9所示，漂移區(qū)除有源區(qū)之外的區(qū)域即為N型頂層硅302位于P阱303和N阱304之間的區(qū)域。這樣做的好處是，漂移區(qū)上承受高壓的區(qū)域越大，則漂移區(qū)能夠承受的高壓值就越大，從而進(jìn)一步提高整個(gè)半導(dǎo)體器件的擊穿電壓。另外，所有半絕緣電阻場(chǎng)板305構(gòu)成的區(qū)域沒有覆蓋在有源區(qū)上，從而保證有源區(qū)不會(huì)受到高壓的影響。

在其他情況下，例如電壓較低，由所有半絕緣電阻場(chǎng)板305構(gòu)成的整個(gè)區(qū)域也可小于漂移區(qū)除有源區(qū)之外的區(qū)域，只要保證半導(dǎo)體器件不會(huì)擊穿即可。

具體的，導(dǎo)體場(chǎng)板306為金屬場(chǎng)板，半絕緣電阻場(chǎng)板305為多晶硅場(chǎng)板。

在其他情況下，導(dǎo)體場(chǎng)板306也可由其他類型的導(dǎo)體制成，例如可導(dǎo)電的合金。半絕緣電阻場(chǎng)板305也可由其他半絕緣的材料制成，只要能夠保證產(chǎn)生均勻的電場(chǎng)即可。

需要說明的，本實(shí)施例提供的高壓半導(dǎo)體耐壓結(jié)構(gòu)不僅適用于橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體中，還適用于其他類型的半導(dǎo)體器件中，例如以體硅或碳化硅作為襯底材料的半導(dǎo)體器件，或者快恢復(fù)二極管、絕緣柵雙極晶體管等，只要在各半導(dǎo)體器件中對(duì)應(yīng)高壓互聯(lián)線的下方絕緣層中按與本實(shí)施例相同的原理設(shè)置導(dǎo)體場(chǎng)板306和半絕緣電阻場(chǎng)板305，就同樣會(huì)提高各半導(dǎo)體器件的擊穿電壓。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。