技术领域
[0001] 本实用新型涉及
半导体领域，更具体而言，涉及具有加强结构的边缘终端装置。
背景技术
[0002] 诸如肖特基
二极管和金属
氧化物
场效应晶体管(MOSFET)之类的半导体器件能够耐受几百到几千伏高的
电压。在如此高的
电场中，器件与环境之间的绝缘非常重要。通常采用
钝化技术来屏蔽半导体器件表面免受电应
力、机械
应力、
水、及其他化学
腐蚀。例如，有机材料和
钝化层一起形成钝化结构，从而改善半导体器件的电气和机械特性。然而，在芯片加工的过程中，例如在切割时，由于形变的存在，有机材料容易削皮、剥离或脱落，从而影响器件的
稳定性和可靠性。
发明内容
[0003] 本实用新型提出了具有加强结构的边缘终端装置，以解决
现有技术中上述一个或多个技术问题。
[0004] 根据本实用新型的一方面，提供一种具有加强结构的边缘终端装置。该边缘终端装置包括器件区和边缘区。器件区设置有半导体器件，边缘区设置成围绕器件区。加强结构设置在边缘区，加强结构包括钝化层和设置在钝化层上的有机层。有机层包括有机材料，钝化层具有凹陷部，有机材料的至少一部分填充凹陷部，凹陷部的顶平面视图呈波浪形并且形成围绕器件区的闭环。
[0005] 备选地或额外地，有机材料包括聚酰亚胺。
[0006] 备选地或额外地，钝化层包括
等离子体增强原
硅酸四乙酯、或等离子体增强氮化物、或二者组合。
[0007] 备选地或额外地，半导体器件选自以下组中的一项或多项：
肖特基二极管、双极型晶体管、
绝缘栅双极晶体管、金属氧化物场效应晶体管、结型场效应晶体管、半导体
存储器件、半导体光伏器件。
[0008] 备选地或额外地，凹陷部包括两个或更多个凹陷部，由此使得凹陷部的顶平面视图形成围绕器件区的两个或更多个闭环。
[0009] 根据本实用新型的另一方面，提供一种具有加强结构的边缘终端装置。边缘终端装置包括具有半导体材料的半导体层、
场氧化层、钝化层、包括有机材料的有机层。场氧化层设置在半导体层的至少一部分上。钝化层的至少一部分设置在场氧化层上，钝化层的至少一部分具有凹陷部，凹陷部的顶平面视图呈波浪形并且形成闭环。有机层的有机材料的至少一部分填充凹陷部，从而与钝化层形成加强结构。
[0010] 备选地或额外地，场氧化层包括硅烷基氧化物或原
硅酸四乙酯基氧化物。
[0011] 备选地或额外地，半导体材料选自于以下组中的一项：
碳化硅、硅、锗、硅锗、氮化镓、砷化镓、以及磷化铟。
[0012] 根据本实用新型的边缘终端装置具有许多优点。例如，由于加强结构的存在，有机层能够牢固地与钝化层
固化，因此在后续加工期间不容易发生削皮或脱落现象。此外，由于加强结构包括的凹陷部的顶平面视图或平面图案呈波浪形，没有尖锐的边
角，不易剥离或脱落，由此可大大提高或改善半导体器件在后续加工(例如切片封装)过程中的机械稳定性、可靠性、以及使用寿命。
[0013] 本实用新型的其他
实施例和更多技术效果将在下文详述。
附图说明
[0014] 一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定。为方便计，相同或相似的元件在附图中采用相同或相似的附图标记，除非有特别说明，附图中的图不构成比例限制，其中：
[0015] 图1a示出根据本实用新型的一些实施例的具有加强结构的边缘终端装置的结构示意图；
[0016] 图1b示出根据图1a的边缘终端装置的去除有机层的顶平面视图；
[0017] 图2-4示出根据本实用新型的另一些实施例的具有加强结构的边缘终端装置的制造方法。
具体实施方式
[0018] 为了便于理解本实用新型，以下将结合相关附图描述多个示例性实施例。本领域技术人员要理解的是，本文实施例仅出于例示本实用新型的目的，而决非对本实用新型的限制。
[0019] 根据本实用新型的一方面，图1a和1b分别示出具有加强结构的边缘终端装置的结构示意图和去除有机层的顶平面视图。图1a例如是沿着图1b的A-A线的截面图(相比图1b，图1a具有有机层)。为了简洁起见，图1a只示出截面图的一部分。
[0020] 如图1a和1b所示，边缘终端装置包括器件区100和边缘区10。为了清楚起见，二者以虚线隔开。器件区100设置有半导体器件，半导体器件例如是肖特基二极管、双极型晶体管、绝缘栅双极晶体管、金属氧化物场效应晶体管、结型场效应晶体管、半导体存储器件、半导体光伏器件中的一种或多种。边缘区10设置成围绕器件区100。边缘区10例如能够改善反向
偏压时电场在器件边缘或端部的分布，提高器件的
击穿电压，同时提供对器件区100的保护。
[0021] 器件区100和边缘区10设置在半导体层110上。半导体层110包括半导体材料，例如碳化硅、硅、锗、硅锗、氮化镓、砷化镓、磷化铟等。半导体层110可包括半导体基底、以及设置在基底上的一个或多个
外延层、
漂移层等。其中每个层可具有适当的厚度、掺杂浓度、掺杂类型。例如，在一些实施例中，漂移层表面与其上的金属形成肖特基器件。
[0022] 在半导体层110的表面的一部分上形成有金属层120。金属层120根据实际需要，与半导体层110的表面
接触形成肖特基接触、低阻接触、或
欧姆接触。金属层120也可与栅绝缘膜接触形成栅
电极。金属层120可由合适金属形成，例如
铝(Al)、镍(Ni)、
钛(Ti)、
银(Ag)、铂(Pt)、金(Au)、钼(Mo)、或其中两种或更多种的组合。
[0023] 在半导体层110的至少一部分上设置有场氧化层12。场氧化层12的至少一部分夹置在金属层120与半导体层110之间。场氧化层12例如包括硅烷(SiH4)基氧化物或原硅酸四乙酯(TEOS)基氧化物、例如等离子体增强原硅酸四乙酯。在场氧化层12上设置有钝化层14。钝化层14可用于减少半导体器件金属表面的电应力、机械应力、水汽或化学腐蚀等。钝化层
14例如可包括等离子体增强原硅酸四乙酯、或等离子体增强氮化物、或二者组合。
[0024] 钝化层14的至少一部分具有开口或凹陷部18。在钝化层14上设置有机层16。有机层16包括有机材料，例如聚酰亚胺。有机材料的至少一部分填充凹陷部18。
[0025] 有机层16可与钝化层14一起，获得更好的电气和机械特性。以聚酰亚胺为例，聚酰亚胺是一种典型的钝化材料，因为它具有重量轻，柔韧，耐热和耐化学品等特性，适合用于保护半导体器件、例如碳化硅功率器件。
[0026] 由于凹陷部18的存在，有机层16深入至下面的钝化层14中，与钝化层14固化在一起，形成加强结构，从而能缓解或避免在半导体器件的加工(例如切片、封装)过程中有机层16的
剥皮或脱离。
[0027] 此外，本实用新型的
发明人认识到，在后续工艺中，例如切割芯片时，有机层的剥离可归因于尖角，而且断线通常成直线线型。本实用新型提出的设计可解决该问题。如图1b所示，凹陷部18的顶平面视图或平面图案呈波浪形，并且形成闭环或闭路。相比于直线形状而言，波浪形的设计不包含尖角和较长的直线(在较短范围内，曲线可近似视为直线，即较短的直线)，可减少或避免有机层发生断裂或
破碎。此外，波浪形的设计也使得有机层具有额外的弹性或弹力，因此更难断裂。因此，根据本实用新型的边缘终端装置的有机层与钝化层的结合性更强更牢固，在后续加工工艺中具有更高的机械稳定性，可承受更大的应力或其他外力。具有这样加强结构设计的边缘终端装置也可应用于更宽泛的环境中并且具有更长的使用寿命。
[0028] 在图1b中，可根据实际需要来设计波浪形闭环。例如可设置成周期性的规则波浪形，也可设计成非周期的波浪形。还可设计成其他类型的波浪形，例如，至少一部分具有周期性的波浪形。
[0029] 根据本实用新型的另一方面，图2-4示出制造具有加强结构的边缘终端装置的方法。图2-4的方法例如可用来制造图1a-1b的边缘终端装置。
[0030] 边缘终端装置具有器件区200和边缘区20。为制造该边缘终端装置，如图2所例示，提供半导体层210，例如碳化硅半导体层。半导体层210例如包括碳化硅基底、外延层和在外延层上的漂移层。半导体层210可用来制造半导体器件。半导体器件例如是肖特基二极管、双极型晶体管、绝缘栅双极晶体管、金属氧化物场效应晶体管、结型场效应晶体管、半导体存储器件、半导体光伏器件，以及结合了这些器件中的一种或多种的集成
电路。半导体器件可通过适当的半导体工艺制成，这些工艺例如包括但不限于外延成长、
离子注入、
光刻、蚀刻、金属沉积、互连、钝化等的一种或多种。
[0031] 在半导体层210的一部分上形成场氧化层22。场氧化层22设置于边缘区20。场氧化层22可由适当的氧化物形成，例如硅烷基氧化物或原硅酸四乙酯基氧化物。作为场氧化层22的氧化物可通过适当工艺形成，适当的工艺包括但不限于低压
化学气相沉积、
等离子体增强化学气相沉积、高
密度等离子体化学气相沉积等。例如可通过沉积等离子体增强原硅酸四乙酯形成场氧化层22。在一些实施例中，场氧化层22的厚度在1微米(um)至2um范围内。
[0032] 形成金属层220。金属层220与场氧化层22接触，使得场氧化层22的至少一部分在垂直于半导体层210的表面的方向上夹置在半导体层210与金属层220之间。金属层220例如采用的金属材料包括例如铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)、银(Ag)、铂(Pt)、金(Au)、钼(Mo)或者可以是由上述两种或更多种金属形成的多层金属层。在一些实施例中，金属层220是铝，其厚度在1um至4um的范围内。
[0033] 设置钝化层24。在场氧化层22和金属层220的一部分上设置钝化层24。例如，在一些实施例中，通过沉积等离子体增强原硅酸四乙酯形成钝化层24，钝化层24的厚度在1um至2um范围内。
[0034] 如图3所示，对钝化层24进行
图案化处理，蚀刻并形成凹陷部28。作为示例，钝化层24采用干法蚀刻方式，蚀刻过程中，反应离子29按照工艺配方规定的固定时间，与钝化层24的等离子体增强原硅酸四乙酯反应，从而除掉钝化层24中特定厚度的等离子体增强原硅酸四乙酯。在一些实施例中，通过湿法蚀刻形成凹陷部28。
[0035] 如图4所示，在钝化层300的表面涂覆采用聚酰亚胺的有机层26，并且聚酰亚胺填充凹陷部28。作为示例，有机层26的厚度为4um至8um。后续可对有机层28进行图案化处理等。
[0036] 上述实施例只是为了例示本实用新型思想的目的，而非对本实用新型的限制。本领域技术人员还要理解的是，为了清楚例示的目的，在各个附图中的要素(例如元件、区域、层等)并非按照实际比例画出。此外，附图中的各个要素也不一定是其实际精确形状。
[0037] 在上述实施例中，钝化层14、24只示出为
单层或一层，本领域技术人员要理解的是，这只是出于例示性的目的。在一些实施例中，钝化层可包括两层或更多层。例如在一些实施例中，钝化层包括第一钝化层和设置在其上的第二钝化层。在一个实施例中，第一钝化层由等离子体增强原硅酸四乙酯形成，厚度在1um至2um范围内。第二钝化层由等离子体增强氮化物形成，厚度在0.5um至2um范围。
[0038] 第一钝化层具有第一凹陷部，第二钝化层具有第二凹陷部。第一凹陷部和第二凹陷部可通过合适的方法形成。例如第二凹陷部可通过干法蚀刻形成，第一凹陷部可通过湿法蚀刻形成。第一凹陷部与第二凹陷部之间的连接处可为台阶过渡，也可为曲面过渡。在一些实施例中，沿着平行于半导体层的平面的方向，第一凹陷部的最大宽度可大于第二凹陷部的最大宽度,由此，有机材料(例如聚酰亚胺)填充第一凹陷部与第二凹陷部后，能够更加牢固地与钝化层固化在一起形成期望的加强结构。
[0039] 在上述实施例中，例如图1b中，示出了仅一个闭合的波浪形闭环，这只是例示性的，本领域技术人员要理解的是，在一些实施例中，波浪形闭环可以是两个或更多个，相邻两个闭环之间的距离可以根据实际情况设定。在这种情况下，例如在图1a所示的截面图中，每个钝化层在边缘区具有相应的两个或更多个凹陷部。
[0040] 此外，本领域技术人员要理解的是，以上实施例试图从不同方面例示本实用新型，它们并非是孤立的；而是，本领域技术人员可根据上述示例，将不同实施例进行适当的组合，以得到其他的技术方案示例。
[0041] 除非另外限定，本文所使用的技术和科学术语具有作为本实用新型所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。在非限定性实施例中例示了本实用新型的实施方式。在上述公开的实施例的
基础上，本领域技术人员能想到的各种变型，都落入本实用新型的范围。
