半導(dǎo)體器件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種半導(dǎo)體器件及其制造方法。功率半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體本體，半導(dǎo)體本體具有橫向相互相鄰的有源區(qū)域和高壓外圍區(qū)域，高壓外圍區(qū)域橫向圍繞有源區(qū)域。該器件進(jìn)一步包括：金屬化層，在半導(dǎo)體本體的正面上并且連接至有源區(qū)域；第一阻擋層，包括高熔點(diǎn)金屬或高熔點(diǎn)合金，在有源區(qū)域和金屬化層之間；以及第二阻擋層，覆蓋了外圍區(qū)域的至少一部分，第二阻擋層包括非晶的半絕緣材料。第一阻擋層和第二阻擋層部分地重疊并且形成重疊區(qū)域。重疊區(qū)域延伸在有源區(qū)域的整個(gè)周界之上。也提供了一種用于制造該功率半導(dǎo)體器件的方法。
【專利說(shuō)明】半導(dǎo)體器件及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本說(shuō)明書(shū)涉及用于形成半導(dǎo)體器件的方法的實(shí)施例。此外，本說(shuō)明書(shū)涉及半導(dǎo)體器件的實(shí)施例，例如在半導(dǎo)體區(qū)域和金屬化層之間具有改進(jìn)的阻擋層的IGBT、DM0S、雙極型晶體管、IGBT、二極管或晶閘管。

【背景技術(shù)】
[0002]為了改進(jìn)在短路情形下的穩(wěn)定性以及為了提高例如IGBT的負(fù)載變化性能，已經(jīng)有采用在5 μ m至20 μ m范圍內(nèi)的厚Cu金屬化層替換使用鋁(AlSi或AiSiCu)的已知的金屬化層的趨勢(shì)。這將提供IGBT模塊的更高性能，使得能夠由于增強(qiáng)的散熱而相對(duì)于開(kāi)關(guān)損耗實(shí)現(xiàn)更高的工作溫度和更高的電阻率。
[0003]然而，Cu作為金屬化層的應(yīng)用存在一些缺點(diǎn)。例如，Cu在低至室溫的溫度下與Si反應(yīng)并且得到Cu硅化物。作為示例，Cu3Si形成在室溫下。因此，需要在Cu金屬化層與Si之間的阻擋層。通常，提供具有高熔點(diǎn)的材料的阻擋層，諸如W、Ta、T1、Mo，或這些元素與其他元素的合金，諸如TiW或TiN。通常，使用采用不同元素的各個(gè)層的組合。
[0004]此外，Cu原子趨向于擴(kuò)散進(jìn)入Si中并且可以因此急劇減小少數(shù)電荷載流子的壽命。這可以導(dǎo)致各種缺點(diǎn)，例如正向電壓的不期望的增強(qiáng)，以及在阻斷狀態(tài)下的泄漏電流。
[0005]此外，在潮濕環(huán)境下，在存在電壓差時(shí)的電化學(xué)反應(yīng)可以導(dǎo)致Cu離子的放電。這些離子通過(guò)陽(yáng)極氧化而產(chǎn)生，由于在工作期間存在電場(chǎng)而可以開(kāi)始漂移，并且在某種情況下可以在陰極處累積，由此形成了 Cu枝狀晶體(dendrite)，這也已知為電遷移。后道過(guò)程主要發(fā)生在邊緣終止的區(qū)域中，因?yàn)樵谠搮^(qū)域中存在更高電場(chǎng)。在朝向邊緣區(qū)域漂移過(guò)程期間，帶正電荷的Cu離子可以干擾電勢(shì)的明確變化。
[0006]由于在邊緣終止的區(qū)域中所需的徹底隔離，在該區(qū)域中可能無(wú)法應(yīng)用如上所述的TiW阻擋層作為連續(xù)保護(hù)，因?yàn)槠鋵⒍搪菲骷Ｒ虼?，在邊緣終止區(qū)域中，通常應(yīng)用類似S12或Si3N4的材料。例如由K.-M.Chang等人的Journal of AppliedPhysics82, 1469-1475(1997)已知，引入類似TiW材料的阻擋層以用于抑制在金屬化層的Cu與半導(dǎo)體層的Si之間相互作用。
[0007]此外，在邊緣終止區(qū)域中應(yīng)用類似場(chǎng)環(huán)或場(chǎng)板組件的元件，例如包括S12或多晶硅，該元件也經(jīng)常組合在高壓應(yīng)用中。這種已知的場(chǎng)板、場(chǎng)環(huán)組件的示例示出在圖1中，具有在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的金屬場(chǎng)板10和摻雜場(chǎng)環(huán)20。在金屬場(chǎng)板10之間的區(qū)域中，場(chǎng)線通常離開(kāi)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，因此這些區(qū)域必需保持不含金屬，結(jié)果是在這些區(qū)域中并未保護(hù)氧化硅層15。在現(xiàn)有技術(shù)中，包括有源電極26和場(chǎng)板10的金屬化層通常使用AlSiCu執(zhí)行，具有約0.5%至1.0%的Cu百分比，由此低量Cu不與硅Si反應(yīng)。然而，當(dāng)采用Cu替換AlSiCu時(shí)，上述退化機(jī)制可以發(fā)生。在該情形下，場(chǎng)板10之間的中間區(qū)域相對(duì)于引入Cu離子風(fēng)險(xiǎn)是潛在弱點(diǎn)，例如源于場(chǎng)板10，而同時(shí)阱20與有源電極26之間的邊界區(qū)域傾向于具有相同問(wèn)題。
[0008]為了這些和其他原因，存在對(duì)于本發(fā)明的需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在第一實(shí)施例中，提供了一種功率半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體本體，具有相互橫向相鄰的有源區(qū)域和外圍區(qū)域，外圍區(qū)域橫向地圍繞有源區(qū)域。半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括:金屬化層，在半導(dǎo)體本體的正面上并且連接至有源區(qū)域；第一阻擋層，包括高熔點(diǎn)金屬或高熔點(diǎn)合金，在有源區(qū)域和金屬化層之間；以及第二阻擋層，覆蓋外圍區(qū)域的至少一部分。第二阻擋層包括非晶的半絕緣材料。第一阻擋層和第二阻擋層部分地重疊并且形成重疊區(qū)域。重疊區(qū)域在有源區(qū)域的整個(gè)周界之上延伸。
[0010]在另一實(shí)施例中，提供了一種制造功率半導(dǎo)體器件的方法。方法包括:提供半導(dǎo)體本體；在半導(dǎo)體本體中提供有源區(qū)域；在半導(dǎo)體本體中提供外圍區(qū)域，外圍區(qū)域在橫向方向上圓周地圍繞有源區(qū)域；在半導(dǎo)體本體的正面上提供覆蓋有源區(qū)域的導(dǎo)電的第一阻擋層；在第一阻擋層上提供金屬化層；以及提供覆蓋外圍區(qū)域的至少一部分的第二阻擋層，第二阻擋層包括非晶的半絕緣材料。第一阻擋層和第二阻擋層部分地重疊并且形成重疊區(qū)域。重疊區(qū)域在有源區(qū)域的整個(gè)周界之上延伸。
[0011]在附圖中示出了這些和其他實(shí)施例并且以下詳細(xì)描述。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)閱讀以下詳細(xì)說(shuō)明以及通過(guò)查看附圖將知曉本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]附圖被包括以提供對(duì)實(shí)施例的進(jìn)一步理解，并且附圖包含在本說(shuō)明書(shū)中并且構(gòu)成其一部分。附圖示出了實(shí)施例并且與說(shuō)明書(shū)一起用于解釋說(shuō)明實(shí)施例的原理。通過(guò)參考以下詳細(xì)說(shuō)明將易于知曉以及變得更易于理解其他實(shí)施例以及實(shí)施例的許多預(yù)期優(yōu)點(diǎn)。附圖的元件無(wú)需按照相互比例繪制。類似的附圖標(biāo)記表示對(duì)應(yīng)的相似部件。
[0013]圖1示意性示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體器件。
[0014]圖2示意性示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的豎直截面。
[0015]圖3示意性示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的豎直截面。
[0016]圖4示意性示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的豎直截面。
[0017]圖5示意性示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的豎直截面。
[0018]圖6示意性示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的豎直截面。
[0019]圖7至圖10示出了針對(duì)各個(gè)第二阻擋層相對(duì)于溫度范圍對(duì)電阻的測(cè)量結(jié)果。
[0020]圖11示意性示出了根據(jù)實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體器件的方法。

【具體實(shí)施方式】
[0021]在以下【具體實(shí)施方式】中，參照構(gòu)成說(shuō)明書(shū)一部分的附圖，并且借由對(duì)于其中可以實(shí)施本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明的方式示出了附圖。在這點(diǎn)上，方向性術(shù)語(yǔ)諸如“頂部”、“底部”、“正面”、“背面”、“前端”、“尾端”等等用于參照所述附圖的朝向。因?yàn)榭梢砸源罅坎煌蚨ㄎ粚?shí)施例的部件，使用方向性術(shù)語(yǔ)以用于解釋說(shuō)明的目的并且絕非是限定性的。應(yīng)該理解的是可以利用其他實(shí)施例并且可以不脫離本發(fā)明的范圍而做出結(jié)構(gòu)上或者邏輯上的改變。因此以下詳細(xì)說(shuō)明書(shū)不應(yīng)視作為限定性，并且由所附權(quán)利要求限定本發(fā)明的范圍。
[0022]現(xiàn)在將詳細(xì)參照各個(gè)實(shí)施例，在附圖中示出了其一個(gè)或多個(gè)示例。每個(gè)示例借由解釋說(shuō)明的方式提供，并且并非意味著限定本發(fā)明。例如，作為一個(gè)實(shí)施例一部分所示或者所描述的特征可以用在其他實(shí)施例上或者與其結(jié)合以產(chǎn)生另一實(shí)施例。本發(fā)明意在包括這些修改和變形。使用不應(yīng)構(gòu)造為限定所附權(quán)利要求范圍的具體語(yǔ)言描述了示例。附圖并未按照比例繪制，并且僅為了說(shuō)明示意目的。為了簡(jiǎn)明，在不同附圖中由相同附圖標(biāo)記表示相同的元件或制造步驟，如果沒(méi)有給出明確相反指示的話。
[0023]在該說(shuō)明書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)“水平”或“橫向”意在描述基本上平行于半導(dǎo)體襯底或本體的第一或主水平表面的朝向。這可以例如是晶片或裸片的表面。
[0024]在該說(shuō)明書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)“豎直”意在描述基本上垂直于第一表面設(shè)置的朝向，也即與相對(duì)于半導(dǎo)體襯底或本體的橫向表面的法線方向平行。
[0025]此外，術(shù)語(yǔ)半導(dǎo)體器件的“有源區(qū)域”和“有源區(qū)”在本文中可交換的使用，以及“無(wú)源區(qū)域”、“無(wú)源區(qū)”、“外圍區(qū)域”、“終止區(qū)域”和“邊緣終止區(qū)域”。
[0026]此外，如在本文中使用的術(shù)語(yǔ)“半絕緣”意在描述材料的性質(zhì)，其特征在于具有16Qcm或更大的特定電阻率，更優(yōu)選的18Qcm或更大的特定電阻率，甚至更優(yōu)選的101° Ω cm或更大的特定電阻率。
[0027]此外，可交換地使用術(shù)語(yǔ)“外圍區(qū)域”和“終止區(qū)域”。
[0028]在該說(shuō)明書(shū)中，η摻雜材料或區(qū)域稱作具有第一導(dǎo)電類型，而P摻雜材料或區(qū)域稱作具有第二導(dǎo)電類型。無(wú)需多言的是，半導(dǎo)體器件可以形成為具有相反摻雜關(guān)系，以使得第一導(dǎo)電類型可以是P摻雜，而第二導(dǎo)電類型可以是η摻雜。此外，一些附圖通過(guò)在摻雜類型附近標(biāo)識(shí)“ 一”或“ + ”示出了相對(duì)摻雜濃度。例如，“η — ”意味著摻雜濃度小于“η”摻雜區(qū)域的摻雜濃度，而“η+”摻雜區(qū)域具有比“η”摻雜區(qū)域更大的摻雜濃度。然而，標(biāo)識(shí)相對(duì)摻雜濃度并非意味著相同的相對(duì)摻雜濃度的摻雜區(qū)域必需具有相同的絕對(duì)摻雜濃度，除非在本文中明確給出相反指示。例如，兩個(gè)不同的η+區(qū)域可以具有不同的絕對(duì)摻雜濃度。同理適用于例如η.和P+區(qū)域。
[0029]在該說(shuō)明書(shū)中所描述的實(shí)施例可以適用于而不限定于場(chǎng)效應(yīng)晶體管，并且特別地適用于功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管。如在該說(shuō)明書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)“場(chǎng)效應(yīng)”意在描述通過(guò)形成第一導(dǎo)電類型的導(dǎo)電“溝道”和/或控制第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域(通常為第二導(dǎo)電類型的本體區(qū)域)中溝道的導(dǎo)電率和/或形狀而居間形成的電場(chǎng)。由于場(chǎng)效應(yīng)，在第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)域或發(fā)射極區(qū)域與第一導(dǎo)電類型的漂移區(qū)域之間形成和/或控制了單級(jí)電流路徑。漂移區(qū)域可以分別與漏極區(qū)域或集電極區(qū)域接觸。漏極區(qū)域或集電極區(qū)域與漏極或集電極電極形成歐姆接觸。源極區(qū)域或發(fā)射極區(qū)域與源極或發(fā)射極電極形成歐姆接觸。在常斷型場(chǎng)效應(yīng)器件中，在柵極電極與源極或發(fā)射極電極之間不施加外部電壓，在源極或發(fā)射極電極與漏極或集電極電極之間穿過(guò)半導(dǎo)體器件的歐姆電流路徑斷開(kāi)或者至少為高電阻。在諸如HEMT (高電子遷移率晶體管)、耗盡型MOSFET (金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管)和常通JFET (結(jié)型FET)的常通型場(chǎng)效應(yīng)器件中，在柵極電極和源極或發(fā)射極電極之間不施加外部電壓，源極電極和漏極電極之間穿過(guò)半導(dǎo)體器件的電流路徑通常是低電阻的。
[0030]在本說(shuō)明書(shū)的上下文中，術(shù)語(yǔ)“場(chǎng)效應(yīng)結(jié)構(gòu)”意在描述形成在半導(dǎo)體襯底或半導(dǎo)體器件中的結(jié)構(gòu)，具有用于在溝道區(qū)域中形成和/或成形導(dǎo)電溝道的柵極電極。柵極電極通過(guò)電介質(zhì)區(qū)域或電介質(zhì)層至少與溝道區(qū)域絕緣。
[0031]術(shù)語(yǔ)“耗盡”和“完全耗盡”意在描述半導(dǎo)體區(qū)域基本上不包括自由電荷載流子。通常，絕緣的場(chǎng)板布置為接近例如形成在漂移區(qū)域和本體區(qū)域之間的Pn結(jié)。因此，pn結(jié)和半導(dǎo)體器件的阻斷電壓可以分別增大。將場(chǎng)板與漂移區(qū)域絕緣的電介質(zhì)層或區(qū)域在下文中也稱作場(chǎng)電介質(zhì)層或場(chǎng)電介質(zhì)區(qū)域。柵極電極和場(chǎng)板可以在相同電勢(shì)上或者在不同電勢(shì)上。場(chǎng)板可以在源極或發(fā)射極電勢(shì)上。此外，柵極電極的一部分可以操作作為場(chǎng)電極。
[0032]用于在柵極電極或場(chǎng)板與漂移區(qū)域之間形成電介質(zhì)區(qū)域或電介質(zhì)層的電介質(zhì)材料的示例包括但不限于Si02、Si3N4、Si0xNy、Al203、Zr02、Ta2O5J12和HfO2,以及這些材料的混合物和/或多層或襯墊。
[0033]在本文中所描述的實(shí)施例通常具有目的在于，通過(guò)在芯片的有源區(qū)域中以及邊緣終止的區(qū)域中采用附加的連續(xù)阻擋層以減小在包括Si的(非限定性)半導(dǎo)體上Cu金屬化層的所描述的固有缺點(diǎn)。為此，提出了在有源區(qū)中，在邊緣終止的區(qū)域中提供附加的、均勻的例如非晶碳的半絕緣層，在本文中也稱作第二阻擋層的半絕緣層部分地重疊在本文中也稱作第一阻擋層的高熔點(diǎn)金屬阻擋層，在非限定性示例中高熔點(diǎn)金屬阻擋層是TiW。在非限定性示例碳的情形中，由此優(yōu)選地以確保在所沉積的碳材料中的sp3鍵的高百分比的方式沉積半絕緣層或第二阻擋層。因?yàn)槠漕愃平饎偸男再|(zhì)，該材料也稱作類金剛石碳或DLC?？梢岳缤ㄟ^(guò)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣象沉積(PECVD)沉積這些層。通過(guò)將有源區(qū)域或接觸區(qū)域中的導(dǎo)電阻擋層或第一阻擋層與邊緣終止區(qū)域或外圍區(qū)域中的半絕緣層組合，實(shí)現(xiàn)了在所有器件區(qū)域中均有效的對(duì)抗Cu擴(kuò)散的阻擋層。必需如此設(shè)計(jì)和沉積第一和第二阻擋層以使得在它們之間沒(méi)有留下用于Cu的擴(kuò)散通道，這在實(shí)施例中是通過(guò)在導(dǎo)電的第一阻擋層和半絕緣層(第二阻擋層)之間提供橫向重疊來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在非限定性示例中，TiW第一阻擋層和半絕緣第二阻擋層的厚度均具有約300nm的厚度，在第一和第二阻擋層之間的I至10 μ m的橫向重疊通常是足夠的，然而其也可以更大或更小，例如從0.5 μ m至約100 μ m。由此，半絕緣的第二阻擋層通常圓周地橫向圍繞導(dǎo)電的高熔點(diǎn)金屬的第一阻擋層，例如TiW。
[0034]通常，在本文中所描述的所有實(shí)施例的也稱作第二阻擋層的半絕緣層包括非晶材料，該非晶材料由于晶格結(jié)構(gòu)缺失而在偽帶隙中具有合適的電子態(tài)密度。特別地，可以通過(guò)場(chǎng)效應(yīng)重充電在費(fèi)米能級(jí)附近的電子態(tài)，并且可以因此積極地有助于電荷的聚集。在實(shí)施例中用于半絕緣層的典型合適的材料是非晶材料，諸如非晶硅(aSi)、半絕緣多晶硅(SIPOS)、類金剛石碳(DLC)或非晶碳化硅(aSihCj。可以通過(guò)例如使用蒸發(fā)沉積或化學(xué)氣相沉積(CVD)來(lái)沉積這些層。通常通過(guò)PECVD提供第二阻擋層(半絕緣阻擋層)。因此，用于PECVD工藝的前驅(qū)氣體通常包括飽和烴和不飽和烴的至少一種。在工藝中，可以采用脂肪烴、環(huán)烴、以及芳香烴，或者其混合物。通常，用于PECVD的前驅(qū)氣體也包括摻雜劑。實(shí)施例中利用的這些摻雜劑可以是SiH4、NH3、B2H6、和PH3。它們可以用于改性第二阻擋層(半絕緣阻擋層)的性質(zhì)。
[0035]在實(shí)施例中，等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣象沉積(PECVD或等離子體增強(qiáng)CVD)可以用于從諸如(非限定性的)硅烷或甲烷的前驅(qū)氣體沉積摻雜Si的DLC層，因?yàn)椴捎眠@些前驅(qū)物可以調(diào)整非常高的態(tài)密度。經(jīng)由這些低能態(tài)，可以獲得對(duì)于累積層和反型層的所需反型電荷。因?yàn)樗鼈兊幕瘜W(xué)成分，在材料中包含高達(dá)60%的氫，這導(dǎo)致了懸掛鍵的良好飽和。通過(guò)調(diào)整例如甲烷和硅烷的相對(duì)氣流，可以自由調(diào)整在aSihC^H中的參數(shù)X。在實(shí)施例中，其他半絕緣層是無(wú)氫DLC層，例如可以從類似石墨的固態(tài)源通過(guò)激光燒蝕、陰極電弧蒸發(fā)、濺射或離子束涂覆來(lái)沉積無(wú)氫DLC層。這些層通常稱作taC層，并且類似于含氫DLC層而示出了具有嵌入式石墨簇的類金剛石非晶結(jié)構(gòu)。
[0036]盡管在本文中所描述的實(shí)施例主要涉及Si基半導(dǎo)體，但是在實(shí)施例中也可以采用其他半導(dǎo)體材料，諸如SiC、GaN或GaAs。
[0037]盡管在所描述的實(shí)施例中半導(dǎo)體器件100是二極管，在實(shí)施例中的器件可以是在表面附近具有Pn結(jié)的任何半導(dǎo)體器件。特別地，其可以是IGBT、FET、晶閘管、GTO、JFET,MOSFETJI^t MOSFET、BJT、二極管和 HEMT。
[0038]圖2示出了根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件100，其中邊緣終止區(qū)域或高壓外圍區(qū)域50具有所謂VLD結(jié)構(gòu)(VLD =橫向摻雜的變化)。這種高壓外圍區(qū)域50具有區(qū)域34，區(qū)域34比橫向相鄰的阱20更弱地?fù)诫s，并且其摻雜在邊緣102的方向上沿半導(dǎo)體本體90的橫向方向減小。在該情形下，區(qū)域34的摻雜可以連續(xù)或者不連續(xù)地與重?fù)诫s阱20的摻雜融合。為了在反向偏置pn結(jié)的情形下限制在最外側(cè)半導(dǎo)體邊緣102處的空間電荷區(qū)域，在實(shí)施例中可以提供溝道停止層32。半導(dǎo)體器件100的半導(dǎo)體本體90具有橫向相互相鄰的有源區(qū)域55以及高壓外圍區(qū)域50。因此，高壓外圍區(qū)域50橫向地圍繞有源區(qū)域55。有源區(qū)域55通過(guò)第一阻擋層24而終止在其正面上，第一阻擋層24連接至有源區(qū)域55、特別是連接至阱20?？蛇x地，在實(shí)施例中，在阱20和第一阻擋層24之間提供接觸焊盤(pán)21。第一阻擋層24包括高熔點(diǎn)金屬或高熔點(diǎn)合金,并且位于有源區(qū)域55與金屬化層26之間。第一阻擋層24抑制了金屬化層26的Cu與金屬化層26下方的半導(dǎo)體材料(特別是阱20)的不希望的反應(yīng)，如以上詳細(xì)所述。在半導(dǎo)體器件100的背側(cè)上，更高摻雜的接觸區(qū)域92提供了與背側(cè)金屬化層27的電接觸。如上所述包括半絕緣非晶材料的第二阻擋層25位于半導(dǎo)體器件100的本體90之間，特別是鄰接區(qū)域34中。在非限定性示例中，第二阻擋層25包括類金剛石碳，并且覆蓋了高壓外圍區(qū)域50的至少一部分的正面。根據(jù)實(shí)施例，第一阻擋層24和第二阻擋層25部分地重疊，并且因此形成了重疊區(qū)域52。重疊區(qū)域52在有源區(qū)域55的整個(gè)周界之上延伸。因此，重疊區(qū)域52具有約0.5 μ m至約100 μ m的寬度，更優(yōu)選地從約5 μ m至約20 μ m。
[0039]當(dāng)應(yīng)用于諸如圖2至圖5所示具有可變橫向摻雜的區(qū)域的半導(dǎo)體器件時(shí)，在本文中所描述的實(shí)施例是特別有利的。這是因?yàn)榈诙钃鯇?5的屏蔽效應(yīng)(也即在DLC的情形中)也可以用于確保阻擋層的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。此外，可以避免在高壓外圍區(qū)域的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的高臺(tái)階，高臺(tái)階在場(chǎng)分布方面是不希望的，并且高臺(tái)階也可以是由于機(jī)械應(yīng)力和濕度導(dǎo)致的弱點(diǎn)。為了進(jìn)一步改進(jìn)長(zhǎng)期穩(wěn)定性和耐久性，附加的層可以添加在第二阻擋層25的頂部上。這是圖2中的情形，其中提供了例如Si3N4的第一附加鈍化層28。通常根據(jù)機(jī)械應(yīng)力、電化學(xué)抵抗力和防濕氣抵抗力來(lái)選擇該層或者這些層以與第二阻擋層25 —起形成最優(yōu)保護(hù)。
[0040]圖3示出了基于圖2的實(shí)施例，但是包括設(shè)置在第二阻擋層25和例如Si3N4的附加鈍化層28之間的S12的第一附加層29。
[0041]基于圖3的實(shí)施例，在圖4中半導(dǎo)體器件100進(jìn)一步包括在第二阻擋層25與S12的第一附加層之29間的例如Si3N4的第二附加鈍化層28。因此，后者也與第二阻擋層25 —起提供，由第一阻擋層24重疊。因此，進(jìn)一步減小了抑制Cu擴(kuò)散通過(guò)重疊區(qū)域52。
[0042]圖5中所示實(shí)施例是基于圖4的實(shí)施例，然而不同地提供了例如Si3N4的第二附加鈍化層31。其也與S12的第一附加層29和例如Si3N4的附加鈍化層28 —起重疊Cu金屬化層26。
[0043]圖6示出了具有類似于圖4所示結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的豎直截面，不同之處至少在于添加了第一和第二阻擋層24、25。
[0044]本發(fā)明人已經(jīng)測(cè)試了在實(shí)施例中用于邊緣終止的各種層材料的阻擋效應(yīng)，也即多晶硅、Si02、Si3N4和類金剛石碳。在更大表面上在硅晶片上使用PECVD(在多晶Si LPCVD的情形下)沉積了材料。在其上，沉積了 50nm Cu層，并且使用4點(diǎn)測(cè)量法(4-pointneasuring)測(cè)量了組件的電阻。在此之后，相繼加熱晶片，并且再次測(cè)量電阻。結(jié)果示出在圖7至圖10中。由類金剛石碳產(chǎn)生了最佳結(jié)果，類金剛石碳在高達(dá)600°C溫度的情況下具有恒定電阻。
[0045]在圖11中，示出了根據(jù)實(shí)施例的用于制造功率半導(dǎo)體器件的方法300的流程圖。方法300包括提供半導(dǎo)體本體(框301)，在半導(dǎo)體本體中提供有源區(qū)域(框302)，在半導(dǎo)體本體中提供外圍區(qū)域，外圍區(qū)域在橫向方向上圓周地圍繞有源區(qū)域(框303)，在半導(dǎo)體本體的正面上提供覆蓋有源區(qū)域的導(dǎo)電的第一阻擋層(框304)，在第一阻擋層上提供金屬化層(框305)，提供覆蓋至少一部分外圍區(qū)域的第二阻擋層，第二阻擋層包括非晶半絕緣材料，其中，第一阻擋層和第二阻擋層部分地重疊并且形成重疊區(qū)域，其中重疊區(qū)域在有源區(qū)域的整個(gè)周界之上延伸(框306)。
[0046]以上描述使用包括最佳模式的具體實(shí)施例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，并且也使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明。盡管已經(jīng)根據(jù)各個(gè)具體實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的是，可以在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)對(duì)本發(fā)明實(shí)施修改。尤其是，如上所述的實(shí)施例的相互非排他性特征可以相互組合?？扇〉脤＠麢?quán)的范圍由權(quán)利要求所限定，并且可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的其他示例。這些其他示例意在落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)，如果它們具有并未不同于權(quán)利要求書(shū)面語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)元件，或者它們包括具有與權(quán)利要求的書(shū)面語(yǔ)言非實(shí)質(zhì)差別的等價(jià)的結(jié)構(gòu)元件。
【權(quán)利要求】
1.一種功率半導(dǎo)體器件，包括: 一半導(dǎo)體本體，具有相互橫向相鄰的有源區(qū)域和高壓外圍區(qū)域，所述高壓外圍區(qū)域橫向地圍繞所述有源區(qū)域； 一金屬化層，在所述半導(dǎo)體本體的正面上并且連接至所述有源區(qū)域； 一第一阻擋層，包括高熔點(diǎn)金屬或高熔點(diǎn)合金，在所述有源區(qū)域和所述金屬化層之間；以及 一第二阻擋層，覆蓋所述外圍區(qū)域的至少一部分，所述第二阻擋層包括非晶的半絕緣材料， 一其中所述第一阻擋層和所述第二阻擋層部分地重疊并且形成重疊區(qū)域，所述重疊區(qū)域延伸在所述有源區(qū)域的整個(gè)周界之上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體器件，其中所述重疊區(qū)域具有約0.5 μ m至約100 μ m的寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體器件，其中所述第二阻擋層包括非晶硅、半絕緣多晶硅、類金剛石碳、和非晶碳化硅中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體器件，其中所述重疊區(qū)域位于在所述有源區(qū)域和所述高壓外圍區(qū)域之間的過(guò)渡區(qū)域中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體器件，其中所述第一阻擋層包括W、Ta、T1、Mo，或者W、Ta、Ti和Mo中的至少一個(gè)的合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體器件，其中所述第一阻擋層和所述第二阻擋層均具有從約10nm至約400nm的厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體器件，其中所述金屬化層包括銅。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體器件，其中所述外圍區(qū)域具有變化的橫向摻雜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體器件，其中所述半導(dǎo)體器件是IGBT、FET、二極管、晶閘管、GTO, JFET, MOSFETJI^t MOSFET、BJT 和 HEMT 中的一個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體器件，其中所述半導(dǎo)體本體包括S1、SiC、GaN和GaAs中的一個(gè)。
11.一種制造功率半導(dǎo)體器件的方法，包括: 一提供半導(dǎo)體本體； 一在所述半導(dǎo)體本體中提供有源區(qū)域； 一在所述半導(dǎo)體本體中提供外圍區(qū)域，所述外圍區(qū)域在橫向方向上圓周地圍繞所述有源區(qū)域； 一在所述半導(dǎo)體本體的正面上提供覆蓋所述有源區(qū)域的導(dǎo)電的第一阻擋層； 一在第一阻擋層上提供金屬化層；以及 一提供覆蓋所述外圍區(qū)域的至少一部分的第二阻擋層，所述第二阻擋層包括非晶的半絕緣材料，其中所述第一阻擋層和所述第二阻擋層部分地重疊并且形成重疊區(qū)域，所述重疊區(qū)域延伸在所述有源區(qū)域的整個(gè)周界之上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述重疊區(qū)域具有約0.5 μ m至約100 μ m的寬度。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述第二阻擋層包括非晶硅、半絕緣多晶硅、類金剛石碳、和非晶碳化硅中的至少一種。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中通過(guò)PECVD提供所述第二阻擋層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中用于所述PECVD的前驅(qū)氣體包括飽和烴和不飽和烴中的至少一個(gè)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中用于所述PECVD的前驅(qū)氣體包括脂肪烴、環(huán)烴、和芳香烴中的至少一個(gè)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中用于所述PECVD的前驅(qū)氣體包括摻雜劑。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中用于所述PECVD的前驅(qū)氣體包括SiH4、NH3、B2H6、PH3中的至少一個(gè)，以改性所述第二阻擋層的性質(zhì)。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述重疊區(qū)域位于在所述有源區(qū)域和所述外圍區(qū)域之間的過(guò)渡區(qū)域中。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述第一阻擋層包括TiW。
21.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述第一阻擋層和所述第二阻擋層均具有從約10nm至約400nm的厚度。
22.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述金屬化層包括銅。
23.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述外圍區(qū)域具有變化的橫向摻雜。
24.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述半導(dǎo)體器件是IGBT、FET、二極管、晶閘管、GTO、JFET, MOSFET、補(bǔ)償 MOSFET、BJT 和 HEMT 中的一個(gè)。
25.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述半導(dǎo)體本體包括S1、SiC、GaN*GaAs。
【文檔編號(hào)】H01L29/45GK104253150SQ201410294978
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月26日
【發(fā)明者】G·施密特, M·米勒, F·J·桑托斯羅德里奎茲, D·施羅格爾 申請(qǐng)人:英飛凌科技股份有限公司