[发明专利]电场间隙器件与制造方法

权利要求书

1.一种形成电场间隙结构的方法，其特征在于，所述方法包括：

在衬底(10)上形成第一介电层(12)；

在第一介电层(12)上形成阴极层(20)；

在阴极层(20)上形成第二介电层(22)；

穿过第二介电层(22)和阴极层(20)蚀刻阳极沟道，至第一介电层(12)；

以第三介电层(24)布衬所得的表面；

形成导电的阳极柱(27)以填充所述阳极沟道，以使得所述导电的阳极柱(27)的横向突出的边缘区域在以第三介电层(24)布衬的第二介电层(22)上横向延伸；刻蚀掉阳极柱(27)附近的第三介电层(24)和第二介电层(22)，并至少部分地刻蚀掉阳极柱(27)附近的第一介电层(12)，以保留阴极层(20)的悬置部分(34)，以形成与相邻的阳极柱(27)之间的横向间隙。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：通过第一介电层(12)至衬底(10)形成互连柱(18)，其中阴极层(20)形成于第一介电层(12)与互连柱(18)之上。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：横向场致发射ESD保护结构形成于集成电路之上，其中互连柱(18)连接到集成电路内的金属层。

4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括：在阳极柱上形成封装层(32)。

5.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，第一、第二和第三介电层(12、22、24)各包括二氧化硅或氮化硅。

6.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，互连柱(18)包括由钛、氮化钛与钨中的一个或多个形成的堆叠。

7.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，阳极沟道仅部分延伸进入第一介电层(12)。

8.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，第三介电层(24)的厚度选择为相应于所需的阳极-阴极间隙。

9.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，阳极柱(27)的材料也用于形成阳极接触区(28)，阳极接触区(28)形成于阳极柱(27)所形成的区域外的第三介电层上。

10.如权利要求5所述的方法，其中第一、第二和第三介电层由相同材料形成。

11.一种电场间隙结构，其特征在于，包括：

在衬底(10)上的第一介电层(12)；

位于第一介电层(12)之上的阴极层(20)，其定义阴极部分，阴极部分具有边缘区域，边缘区域下方包括被刻蚀掉的第一介电层(12)的部分，从而定义横向突出的边缘区域(34)；

延伸进入第一介电层(12)的导电的阳极柱(27)，其中在每个横向突出的边缘区域与相邻的阳极柱(27)之间定义横向间隔；

在阴极层(20)上的第二介电层(22)，其中在边缘区域(34)上不包括第二介电层；以及

第二介电层(22)上的第三介电层(24)，其中第三介电层(24)的厚度相应于所述横向间隔，

其中，所述导电的阳极柱(27)穿过所述第二介电层(22)和所述阴极层(20)，以及所述导电的阳极柱(27)的横向突出的边缘区域的下表面与第三介电层(24)的上表面齐平。

12.如权利要求11所述的结构，其特征在于，进一步包括：在阳极柱上的封装层(32)。

13.如权利要求11或12所述的结构，其特征在于，第一、第二和第三介电层(12、22、24)各包括二氧化硅或氮化硅。

14.如权利要求11或12所述的结构，其特征在于，阳极沟道仅部分延伸进入第一介电层(12)。

15.如权利要求11或12所述的结构，其特征在于，包括第三介电层(24)上的阳极接触区(28)，所述阳极接触区(28)位于形成有阳极柱的区域以外，并由与阳极柱相同的材料形成。

16.如权利要求11或12所述的结构，其特征在于，所述结构形成于集成电路之上，所述结构进一步包括互连柱，所述互连柱由阴极层(20)通过第一介电层延伸到集成电路内的金属层上。