使用高介电常数栅介质的耐压器件及制备方法与流程

本发明涉及半导体功率器件。

背景技术：

随着高介电常数材料(高K材料)在半导体纳米MOS器件上的广泛应用，高K材料也越来越引起人们的关注。由于高K材料带有电场调制能力，所以可将其应用到硅功率器件及化合物功率器件上。尽管应用于纳米MOS器件栅极的HfO₂具有界面态好，热稳定性好等优势，但其相对介电常数对于功率器件而言远远不够。铁电材料PZT，BST等具有几百到几千的相对介电常数，完全满足功率器件介电常数要求。然而利用PZT、BST、BZN、STO等作为功率器件介质，需要将上述材料同硅直接接触，且铁电材料需要退火才能激活其高介电性，所以在退火过程中会出现热应力，使铁电薄膜出现开裂，导致器件的完全失效。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种解决了硅表面铁电材料开裂问题的耐压器件及制备方法。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，使用高介电常数栅介质的耐压器件，包括衬底和设置于衬底上的高介电常数栅介质层，其特征在于，所述高介电常数栅介质层由隔离材料分割为至少3个相互独立的区块。

所述隔离材料为热应力小，并且介电常数也较小的材料。所述隔离材料为SiO₂或HfO₂。所述高介电常数栅介质层的材料为PZT、BST、BSN或STO。

本发明还提供一种使用高介电常数栅介质的耐压器件的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

A、在硅衬底表面形成隔离材料网格，所述隔离材料为SiO₂或HfO₂；

B、在网格内进行高介电常数栅介质的生长。

本发明的有益效果是，由于高K介质2被网格1分割成了多个部分，所以其热应力被分散，可避免退火时高K介质2的开裂。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1是实施例1的结构示意图。

图2是实施例2的结构示意图。

具体实施方式

本发明的耐压器件包括硅衬底3，网格1，以及高K介质2，高K介质2和网格1同时位于硅衬底3的表面，高K介质2被网格1分割为多个小块。

本发明的制备方法包括下述步骤：

A、在硅衬底表面形成隔离材料网格，所述隔离材料为SiO₂或HfO₂；

B、在网格内进行高介电常数栅介质的生长。

实施例1：

参见图1，本实施例为LDMOS器件，包括硅衬底3，网格1和高K介质2。如果将大面积的高K介质与硅衬底直接接触，在后续退火过程中容易出现开裂。如果利用网格1将高K介质分割为多个小块，则退火热应力可被分散，从而避免开裂。网格1的材料为SiO₂，HfO₂等热应力小，但介电常数也较小的材料，所以会对器件耐压造成一定的消极影响，但采用本发明技术产生的性能上的大幅提升可以完全弥补网格1对器件性能造成的消极影响，为器件综合性能带来较大的改善。

实施例2

参见图2，本实施例为LIGBT上的应用。同样的，通过网格1将高K介质2分割为多个小块，从而分散热应力，避免介质出现开裂。