[发明专利]用于半导体器件的表面耐压区、半导体器件和电容器

权利要求书

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最大电位区，所述最大电位区为重掺杂的第二种导电类型的半导体区或金属区，还有一个与衬底相联接的最小电位区，所述最小电位区为重掺杂的第一种导电类型的半导体区或金属区；

所述表面耐压区位于衬底的顶部从所述最大电位区到所述最小电位区的区域，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含有导电颗粒的绝缘体膜，所述含有导电颗粒的绝缘体膜有一个比导电颗粒尺寸大的范围内的平均介电系数，称为宏观介电系数；

当所述表面耐压区在所述最大电位区与所述最小电位区间加有接近反向击穿电压时，所述表面耐压区各处对衬底发出净的第一种符号的电位移线，此电位移线的平均电位移约从qN_BW_pp逐渐地或阶梯式地下降，这里q代表电子电荷，N_B代表衬底的杂质浓度，W_pp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，电位移系指在一段表面横向尺寸远小于W_pp而又大于该处表面耐压区厚度的面积内有效的总电位移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含有导电颗粒的绝缘体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位移线的符号是指此种电位移线和第二种导电类型的半导体的电离杂质产生的电位移线的符号一致；

所述的净的第一种符号的平均电位移是指第一种符号的平均电位移减去与第一种符号相反的、第二种符号的平均电位移之值；

所述表面耐压区在所述净的第一种符号的平均电位移作用下，沿表面横向的电场之值从最大电位区到最小电位区，从零逐渐地或阶梯式地增加；

所述含有导电颗粒的绝缘体膜所引起的电位移是指在表面一小段距离处，在离所述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所述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含导电颗粒的绝缘体膜中平行于表面的电位移分量被该处平行于表面的电场分量所除所得之量。

2.根据权利要求1所述的半导体器件的表面耐压区，其中所述覆盖在半导体表面的含有导电颗粒的绝缘体膜还有一段或多段在其顶部有导体，该导体是浮空的，在此情况下，所述的含有导电颗粒的绝缘体膜引起的电位移是指顶部有导体的含有导电颗粒的绝缘体膜所引起的电位移，所述的顶部有导体的含有导电颗粒的绝缘体膜所引起的电位移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含有导电颗粒的绝缘体膜的比电容，所述的比电容是指该含有导电颗粒的绝缘体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位移所得之值。

3.根据权利要求1所述的半导体器件的表面耐压区，其中所述覆盖在半导体表面的含有导电颗粒的绝缘体膜还有一段或多段在其顶部有导体，该导体是连接到所述表面耐压区外部的一个电位端，在此情况下，所述的含有导电颗粒的绝缘体膜引起的电位移是指顶部有导体的含有导电颗粒的绝缘体膜所引起的电位移，所述的顶部有导体的含有导电颗粒的绝缘体膜所引起的电位移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含有导电颗粒的绝缘体膜的比电容，所述的比电容是指该含有导电颗粒的绝缘体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位移所得之值。

4.根据权利要求1所述的半导体器件的表面耐压区，其中所述表面耐压区还包含一段或多段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，该表面薄层的杂质浓度及/或类型与衬底不一致，在此情况下，所述的平均电位移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位移，也包括由含有导电颗粒的绝缘体膜引起的电位移。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的半导体器件的表面耐压区，其中所述的第一种导电类型的半导体衬底是p型半导体，第二种导电类型的半导体是n型半导体，第一种符号的电位移线的符号与正电荷产生的电位移线符号一致，所述最大电位区具有最高电位，所述最小电位区具有最低电位，所述表面耐压区处处对衬底发出正的电位移通量。