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接触

阅读:522发布:2020-05-12

专利汇可以提供接触专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且功率 半导体 器件包括:具有半导体主体和绝缘层的功率半导体部分构造,绝缘层布置在半导体主体的顶侧上,其中在绝缘层的顶侧上布置至少一个 接触 孔,其从绝缘层的顶侧出发至少部分地在绝缘层之内延伸并且被设置用于电接触在绝缘层的顶侧之下的接触区域。该功率半导体器件还包括:附着 力 促进剂层,其被布置在功率半导体部分构造的顶侧上并且至少部分地 覆盖 绝缘层的顶侧和接触孔的表面;包括钨的层,其布置在 附着力 促进剂层上并且至少部分地覆盖 附着力促进剂 层,并且其在接触孔的区域内具有第一厚度,第一厚度如此安排,使得包括钨的层填充接触孔,并且其在绝缘层的顶侧的区域内具有第一厚度的第二厚度;和连接层,其被布置在包括钨的层上。,下面是接触专利的具体信息内容。

1.功率半导体器件(200;400),其中所述功率半导体器件包括:
- 功率半导体部分构造(210,220;410,420),所述功率半导体部分构造具有半导体主体(210,310)和绝缘层(220;420),所述绝缘层布置在所述半导体主体(210;410)的顶侧上,其中在所述绝缘层(220;420)的顶侧(221;421)上布置至少一个接触孔(230;330),所述接触孔从所述绝缘层(220;420)的所述顶侧(221;421)出发至少部分地在所述绝缘层(220;
420)之内延伸并且所述接触孔被设置用于电接触在所述绝缘层(220;420)的所述顶侧(221;421)之下的接触区域(260;360);
- 附着促进剂层(242;442),所述附着力促进剂层被布置在所述功率半导体部分构造(210,220;410,420)的顶侧上并且至少部分地覆盖所述绝缘层(220;420)的所述顶侧(221;421)和所述接触孔(230;330)的表面;
- 包括钨的层(244;444),所述包括钨的层被布置在所述附着力促进剂层(242;442)上并且至少部分地覆盖所述附着力促进剂层(242;442),并且所述包括钨的层在所述接触孔(230;330)的区域内具有第一厚度(D1),所述第一厚度如此安排,使得所述包括钨的层(244;444)填充所述接触孔(230;330),并且所述包括钨的层在所述绝缘层(220;420)的所述顶侧(221;421)的区域内具有第二厚度(D2),所述第二厚度小于所述第一厚度(D1);和- 连接层(250;450),所述连接层被布置在所述包括钨的层(244;444)上。
2.功率半导体器件(200;400),所述功率半导体器件包括:
- 功率半导体部分构造(210,220;410,420),所述功率半导体部分构造具有半导体主体(210,410)和绝缘层(220;420),所述绝缘层布置在所述半导体主体(210;410)的顶侧上,其中在所述绝缘层(220;420)的顶侧(221;421)上布置至少一个接触孔(230;330),所述接触孔从所述绝缘层(220;420)的所述顶侧(221;421)出发至少部分地在所述绝缘层(220;
420)之内延伸并且被设置用于电接触在所述绝缘层(220;420)的所述顶侧(221;421)之下的接触区域(260;360);
- 附着力促进剂层(242;442),所述附着力促进剂层被布置在所述功率半导体部分构造(210,220;410,420)的顶侧上并且至少部分地覆盖所述绝缘层(220;420)的所述顶侧(221;421)和所述接触孔(230;330)的表面;
- 包括钨的层(244;444),所述包括钨的层被布置在所述附着力促进剂层(242;442)上并且至少部分地覆盖所述附着力促进剂层(242;442),并且所述包括钨的层在所述接触孔(230;330)的区域内具有第一厚度(D1)并且在所述绝缘层(220;420)的所述顶侧(221;421)的区域内具有第二厚度(D2),所述第二厚度小于所述第一厚度(D1),其中所述第一厚度(D1)至少相应于所述接触孔(230;330)的直径(DM)的一半;和
- 连接层(250,450),所述连接层被布置在所述包括钨的层(244;444)上。
3.根据权利要求2所述的功率半导体器件,其中所述直径(DM)是所述接触孔(230;330)的经所述接触孔(230;330)的深度所求平均的最小直径。
4.根据以上权利要求中任意一项所述的功率半导体器件,其中所述附着力促进剂层(242;442)包括和钛氮化物其中至少之一。
5.根据以上权利要求中任意一项所述的功率半导体器件,其中所述包括钨的层(244;
444)由钨组成。
6.根据以上权利要求中任意一项所述的功率半导体器件,其中所述连接层(250;450)包括其中至少之一。
7.根据以上权利要求中任意一项所述的功率半导体器件,其中所述附着力促进剂层(242;442)的厚度为小于100纳米。
8.根据以上权利要求中任意一项所述的功率半导体器件,其中所述包括钨的层(244;
444)的所述第一厚度为400至600纳米之间。
9.根据以上权利要求中任意一项所述的功率半导体器件,其中所述包括钨的层(244;
444)的所述第二厚度(D2)为100至400纳米之间。
10.根据以上权利要求中任意一项所述的功率半导体器件,其中所述绝缘层(220;420)在所述绝缘层(220;420)的所述顶侧(221;421)的区域和所述接触孔(230;330)的表面的区域其中至少之一内包括氮化物、无掺杂的化物和硅酸盐玻璃、即BPSG其中至少之一。
11.根据以上权利要求中任意一项所述的功率半导体器件,其中所述接触孔(230;330)包括用于形成沟槽电极的接触沟槽(230;330)。
12.根据以上权利要求中任意一项所述的功率半导体器件,其中所述接触区域(260,
360)被布置在所述绝缘层(220;420)之下。
13.根据权利要求12所述的功率半导体器件,其中所述接触区域(260;360)是所述半导体主体(210;410)的区域并且所述接触孔(230;330)被设置用于电接触所述半导体主体(210;410)。
14.根据以上权利要求中任意一项所述的功率半导体器件,其中所述绝缘层(420)包括至少一个控制电极(422a、422b),所述控制电极被布置在所述绝缘层(420)中。
15.根据权利要求12所述功率半导体器件,其中所述绝缘层(420)包括多个控制电极(422a、422b),所述控制电极被布置在所述绝缘层(420)中,并且所述接触孔(330)在相邻的控制电极(422a、422b)之间延伸。
16.根据以上权利要求中任意一项所述的功率半导体器件,其中所述功率半导体器件(200;400)包括晶体管,所述晶体管具有体二极管
17.用于制造功率半导体器件的方法(500),所述方法包括:
- 提供(510)功率半导体部分构造(210,220;410,420),所述功率半导体部分构造具有半导体主体(210;410)和绝缘层(220;420),所述绝缘层布置在所述半导体主体(210;410)的顶侧上,其中在所述绝缘层(220;420)的顶侧(221;421)上布置至少一个接触孔(230;
330),所述接触孔从所述绝缘层(220;420)的所述顶侧(221;421)出发至少部分地在所述绝缘层(220;420)之内延伸并且所述接触孔被设置用于电接触在所述绝缘层(220;420)的所述顶侧(221;421)之下的接触区域(260;360);
- 在所述功率半导体部分构造(210,220;410,420)的顶侧上这样施加(520)附着力促进剂层(242;442),使得所述附着力促进剂层(242;442)至少部分地覆盖所述绝缘层(220;
420)的所述顶侧(221;421)和所述接触孔(230;330)的表面;
- 将包括钨的层(244;444)这样施加(530)在所述附着力促进剂层(242;442)上,使得所述包括钨的层(244;444)至少部分地覆盖所述附着力促进剂层(242;442)并且具有第一厚度(D1),所述第一厚度如此安排,使得所述包括钨的层(244;444)填充所述接触孔(230;
330);
- 在所述绝缘层(220;420)的所述顶侧(221;421)的区域内将所述包括钨的层(244;
444)的部分这样移除(540),使得在所述移除之后,所述包括钨的层(244;444)在所述绝缘层(220;420)的所述顶侧(221;421)的区域内具有第二厚度(D2),所述第二厚度小于所述第一厚度(D1);并且
- 将连接层(250;450)施加(550)到所述包括钨的层(244;444)上。
18.用于制造功率半导体器件的方法(500),所述方法包括:
- 提供(510)功率半导体部分构造(210,220;410,420),所述功率半导体部分构造具有半导体主体(210;410)和绝缘层(220;420),所述绝缘层布置在所述半导体主体(210;410)的顶侧上,其中在所述绝缘层(220;420)的顶侧(221;421)上布置至少一个接触孔(230;
330),所述接触孔从所述绝缘层(220;420)的所述顶侧(221;421)出发至少部分地在所述绝缘层(220;420)之内延伸并且所述接触孔被设置用于电接触在所述绝缘层(220;420)的所述顶侧(221;421)之下的接触区域(260;360);
- 在所述功率半导体部分构造(210,220;410,420)的顶侧上这样施加(520)附着力促进剂层(242;442),使得所述附着力促进剂层(242;442)至少部分地覆盖所述绝缘层(220;
420)的所述顶侧(221;421)和所述接触孔(230;330)的表面;
- 将包括钨的层(244;444)这样施加(530)在所述附着力促进剂层(242;442)上,使得所述包括钨的层(244;444)至少部分地覆盖所述附着力促进剂层(242;442)并且具有第一厚度(D1),其中所述第一厚度至少相应于所述接触孔(230;330)的直径(DM)的一半;
- 在所述绝缘层(220;420)的所述顶侧(221;421)的区域内将所述包括钨的层(244;
444)的部分这样移除(540),使得在所述移除之后,所述包括钨的层(244;444)在所述绝缘层(220;420)的所述顶侧(221;421)的区域内具有第二厚度(D2),所述第二厚度小于所述第一厚度(D1);并且
- 将连接层(250;450)施加(550)到所述包括钨的层(244;444)上。
19.根据权利要求17或18所述的方法,其中所述附着力促进剂层(242;442)包括钛和钛氮化物其中至少之一,并且所述附着力促进剂层(242;442)的所述施加(520)至少部分地借助溅射来进行。
20.根据权利要求17至19中任意一项所述的方法,其中所述包括钨的层(244;444)由钨组成并且所述包括钨的层(244;444)的所述施加(530)至少部分地借助气相沉积来进行。
21.根据权利要求17至20中任意一项所述的方法,其中所述连接层(250;450)包括铜和铝其中至少之一,并且所述连接层(250;450)的所述施加(550)至少部分地借助沉积来进行。
22.根据权利要求17至21中任意一项所述的方法,其中所述包括钨的层(244;444)的所述部分的所述去除在所述绝缘层(220;420)的所述上侧(221;421)的区域内进行,而并不在所述接触孔(230;330)之内去除所述包括钨的层(244;444)的部分。

说明书全文

接触

技术领域

[0001] 本公开内容涉及功率半导体器件的实施例和用于制造功率半导体器件的方法的实施例。本公开内容尤其涉及具有接触孔的功率半导体器件的实施例以及相应的方法的实施例。

背景技术

[0002] 在汽车应用、用电器应用和工业应用中的现代设备的许多功能、诸如电能量的转换和电动机电机的驱动基于功率半导体设备。
[0003] 例如,所谓的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、金属化物半导体场效应晶体管(MOSET)和二极管(仅举几例来说)被使用用于不同应用,尤其是用于在功率变换器和功率源中的开关
[0004] 功率半导体器件根据其相应的应用目的和对其所提出的在不同结构方面的要求而得以应用。在此,为了形成相应的结构来典型地使用不同材料和不同光刻(lithografisch)技术。
[0005] 对于一些应用有利或必要的是,在绝缘层中在功率半导体器件之内设置一个或多个接触孔,所述接触孔用于电接触在绝缘层的表面之下所布置的接触区域。在此,一方面提出对尽量空间节省的构造方案的需求并且另一方面提出在有时相互相反指向的条件下的高接触和生产性能的需要。发明内容
[0006] 本说明书的方案(Aspekt)涉及功率半导体器件的技术。
[0007] 根 据一 种实施 例 ,功率 半导 体器件 包括 功率 半导 体部 分构 造(Leistungshalbleiter-Teilaufbau),所述功率半导体部分构造具有半导体主体和绝缘层,所述绝缘层布置在半导体主体的顶侧上,其中在所述绝缘层的顶侧上布置至少一个接触孔,所述接触孔从绝缘层的顶侧出发至少部分地在绝缘层之内延伸并且所述接触孔被设置用于电接触在绝缘层的顶侧之下的接触区域。该功率半导体器件此外包括:附着促进剂层,所述附着力促进剂层被布置在功率半导体部分构造的顶侧上并且至少部分地覆盖该绝缘层的顶侧和接触孔的表面;包括钨的层,所述包括钨的层被布置在附着力促进剂层上并且至少部分地覆盖附着力促进剂层,并且所述包括钨的层在接触孔的区域内具有第一厚度,所述第一厚度如此安排(bemessen),使得所述包括钨的层填充所述接触孔,并且在所述绝缘层的顶侧的区域内具有第二厚度,所述第二厚度小于所述第一厚度;和连接层
(Anschlussschicht),所述连接层被布置在所述包括钨的层上。
[0008] 根据另一实施例,功率半导体器件包括功率半导体部分构造,所述功率半导体部分构造具有半导体主体和绝缘层,所述绝缘层布置在半导体主体的顶侧上,其中在所述绝缘层的顶侧上布置至少一个接触孔,所述接触孔从绝缘层的顶侧出发至少部分地在绝缘层之内延伸并且所述接触孔被设置用于电接触在绝缘层的顶侧之下的接触区域。所述功率半导体器件此外包括:附着力促进剂层,所述附着力促进剂层被布置在功率半导体部分构造的顶侧上并且至少部分地覆盖该绝缘层的顶侧和接触孔的表面;包括钨的层,所述包括钨的层被布置在附着力促进剂层上并且至少部分地覆盖附着力促进剂层,并且所述包括钨的层在接触孔的区域内具有第一厚度,并且在所述绝缘层的顶侧的区域内具有第二厚度,所述第二厚度小于所述第一厚度,其中所述第一厚度至少相应于所述接触孔的直径的一半;和连接层,所述连接层被布置在所述包括钨的层上。
[0009] 根据另一实施例,用于制造功率半导体器件的方法包括:提供功率半导体部分构造,所述功率半导体部分构造具有半导体主体和绝缘层,所述绝缘层布置在半导体主体的顶侧上,其中在所述绝缘层的顶侧上布置至少一个接触孔,所述接触孔从绝缘层的顶侧出发至少部分地在绝缘层之内延伸并且所述接触孔被设置用于电接触在绝缘层的顶侧之下的接触区域。所述方法此外包括:在所述功率半导体部分构造的顶侧上这样施加附着力促进剂层,使得所述附着力促进剂层至少部分地覆盖该绝缘层的顶侧和接触孔的表面;将包括钨的层这样施加在所述附着力促进剂层上,使得所述包括钨的层至少部分地覆盖所述附着力促进剂层并且具有第一厚度,所述第一厚度这样安排,使得所述包括钨的层填充所述接触孔;在所述绝缘层的顶侧的区域内将所述包括钨的层的部分这样移除,使得在所述移除之后,所述包括钨的层在所述绝缘层的顶侧的区域内具有第二厚度,所述第二厚度小于所述第一厚度;并且将连接层施加到所述包括钨的层上。
[0010] 根据另一实施例,用于制造功率半导体器件的方法包括:提供功率半导体部分构造,所述功率半导体部分构造具有半导体主体和绝缘层,所述绝缘层布置在半导体主体的顶侧上,其中在所述绝缘层的顶侧上布置至少一个接触孔,所述接触孔从绝缘层的顶侧出发至少部分地在绝缘层之内延伸并且所述接触孔被设置用于电接触在绝缘层的顶侧之下的接触区域。所述方法此外包括:在所述功率半导体部分构造的顶侧上这样施加附着力促进剂层,使得所述附着力促进剂层至少部分地覆盖该绝缘层的顶侧和接触孔的表面;将包括钨的层这样施加在所述附着力促进剂层上,使得所述包括钨的层至少部分地覆盖所述附着力促进剂层并且具有第一厚度,其中所述第一厚度至少相应于所述接触孔的直径的一半;在所述绝缘层的顶侧的区域内将所述包括钨的层的部分这样移除,使得在所述移除之后,所述包括钨的层在所述绝缘层的顶侧的区域内具有第二厚度,所述第二厚度小于所述第一厚度;并且将连接层施加到所述包括钨的层上。
[0011] 附加的特征和优点从接下来的详细描述中以及从附图中变得更明显。

附图说明

[0012] 并不必要地以比例统一的方式来示出附图中的元素。取而代之地将优先地位(Vorrang)置于对本发明原理的示出上。附图中的附图标记此外可以表示相应的元素。其中:图1A 示出功率半导体器件的示意性的和示例性的示图;
图1B 示出另一功率半导体器件的示意性和示例性的示图;
图2 示出根据一个或多个实施例的功率半导体器件的示意性的和示例性的示图;
图3A-3E 示出在制造根据一个或多个实施例的功率半导体器件的情况下不同的生产
阶段的示意性的和示例性的示图;
图4 示出根据一个或多个其他实施例的功率半导体器件的示意性和示例性的示图;和图5 示出用于制造根据一种或多个实施例的功率半导体器件的方法的流程图

具体实施方式

[0013] 在接下来的详细描述中参考所述附图,所述附图形成本公开内容的一部分并且在所述附图中为了图解而示出确定的实施例,根据所述实施例能够实施本发明。
[0014] 就此而论,与方向有关的表述、诸如“顶侧”、“底侧”、“在下方”、“前侧”、“在后方”、“向后(zurück)”、“向前指向的(vorwärts gerichtet)”、“向后的”、“在…之下”、“在…之上”等以关于所描述的附图的取向的方式来使用。因为实施例的部分可以以不同的取向来定位,所以与方向有关的专业术语为了图解的目的来被使用并且不是以任何方式限制性的。理解为:可以使用其他实施例并且可以作出结构上或逻辑上的改变,而并不偏离本发明的适用范围。接下来的详细的描述因此不应在限制性的意义上来理解,并且本发明的适用范围通过附件中的权利要求来限定。
[0015] 在下文中,详细地参考不同实施例,其中由所述不同实施例来在附图中阐明一个或多个示例。每个示例为了阐述而被提出并且不应该被理解为对本发明的限制。例如,作为实施例的部分来被示出或描述的特征在其他实施例中或者与其他实施例相结合地被使用,以便得出另一实施例。本发明应该也包含(enthalten)这样的修改方案和变型方案(Abwandlung)。所述示例在使用专用语言(spezifische Sprache)的情况下来被描述,其中所述专用语言并不应被解释为对于权利要求的适用范围限制性的。附图并不是比例准确的并且仅仅用于图解目的。为了更好的清晰性(Klarheit),只要没有另外说明,在不同附图中通过相同的附图标记来示出相同的元素或制造步骤。
[0016] 如在本说明书中所使用的那样,表述“平的”应该描述如下取向:所述取向基本上平行于半导体衬底或半导体结构的水平表面。这可以例如是半导体晶片半导体芯片的表面。例如,如接下来提及的那样,(第一)侧面方向X和(第二)侧面方向Y可以是水平方向,其中所述第一侧面方向X和所述第二侧面方向Y可以彼此垂直。
[0017] 如在本说明书中所使用的那样,表述“竖直的”应该描述如下取向:所述取向基本上垂直于水平的表面来布置,也即平行于半导体晶片/芯片的表面上的法线方向来布置。例如,如接下来提及的那样,扩展方向(Ausdehnungsrichtung)Z可以是如下扩展方向,所述扩展方向不仅垂直于第一侧面方向X而且也垂直于第二侧面方向Y。
[0018] 在本说明书的上下文中,表述“处于电接触中”和“电连接”应该描述:在当前所描述的设备的两个区域(Regionen)、区段、区、份额(Anteil)、部分之间存在低欧姆的电连接或低欧姆的电流通路(Strompfad)。此外,在本说明书的上下文中,表述“处于接触中”描述:在相应的半导体设备的两个元件之间存在直接的物理连接;例如在相互处于接触中的两个元件之间的过渡可以不包含其他在位于其间的元件等。
[0019] 此外,在本说明书中的上下文中,只要没有另外说明,表述“电绝缘”在其一般适用的理解的上下文中来使用并且应该因此描述:两个或更多个组件彼此分离地定位并且不存在将这些组件连接的任何欧姆连接。尽管如此,彼此电绝缘的组件可以耦合到彼此,例如机械耦合和/或电容耦合和/或电感耦合。为了给出示例,电容器的两个电极可以彼此电绝缘并且同时机械地和电容地彼此耦合,例如借助绝缘体(Isolation)、例如借助电介质
[0020] 在本说明书中所描述的特殊的实施例涉及却不限于:功率半导体器件,例如可以在功率变换器或功率来源之内使用的功率半导体器件。在实施例中,这样的器件可以因此被构造用于,引导负载电流,其中所述负载电流被输送给负载,和/或相应地借助功率来源来被提供。例如,该功率半导体器件可以包括一个或多个有源的(aktiv)功率半导体单元,诸如单片集成的二极管单元和/或单片集成的晶体管单元和/或单片集成的IGBT单元和/或单片集成RC-IGBT单元和/或单片集成的MOS栅极二极管(MGD)单元和/或单片集成的MOSFET单元和/或其变型方案。多个这样的二极管单元和/或这样的晶体管单元可以被集成在器件中。
[0021] 如在本说明书中使用的那样,表述“功率半导体器件”应该表示具有高电压截止和/或电流引导能力(Spannungssperr-und/oder Stromfuehrungseignung)的单个器件。换言之:这样的功率半导体器件被设置用于高电流、典型地在安培范围,例如直至5或100A的安培范围内的高电流和/或被设置用于典型地在15V之上的电压,特别典型地直至40V以上的电压,例如直至至少500V或大于500V的、例如至少600V的电压。
[0022] 例如,接下来描述的功率半导体器件可以是如下器件,所述器件被构造用于,作为功率组件被应用在低电压、中等电压和/或高电压应用中。例如,表述“功率半导体器件”以例如在本说明书中所使用的方式并不针对于(richten auf)逻辑半导体器件,所述逻辑半导体器件例如被使用用于存储数据、处理数据和/或用于其他类型的基于半导体的数据处理
[0023] 图1A示出来自功率半导体器件100的横截面视图的片段的示意图。该功率半导体器件100包括半导体主体110和被布置在该半导体主体110之上的绝缘层120,所述绝缘层具有的顶侧121。从所述绝缘层120的所述顶侧121出发,接触孔130在所述绝缘层120之内延伸。所述接触孔130实现:从绝缘层120之上电接触处于所述绝缘层120的顶侧121之下的接触区域160。该半导体主体110和绝缘层120例如是功率半导体器件100的功率半导体部分构造的部分。
[0024] 功率半导体器件100此外包括插头144,其中所述插头至少基本上填充所述接触孔130。所述插头144在所示出的示例中由钨构成,所述钨借助溅射(Sputtern)来已经被施加到所述功率半导体部分构造110、120上并且接下来已经从远离接触孔130的顶侧121的区域例如通过蚀刻或化学机械抛光(chemisch-mechanisches polieren)来再次被移除。在接触区域160和插头144之间,布置接触层141。该插头144和接触层141用于在接触区域160内电接触半导体主体110。接触孔130的深度例如为1.5μm。此外,该接触孔130在所示出的示例中具有楔形的横截面轮廓(Querschnittsprofil)。接触孔130的最小直径在此处于接近接触区域160 并且例如为700nm。
[0025] 功率半导体器件100此外包括连接层150。该连接层150被设置为功率半导体器件100的电极并且例如包括和/或。通过功率半导体器件100的所描述的构造,经由连接层
150和通过插头144以及接触层141来实现:电接触在所述绝缘层120的顶侧121之下的接触区域160。
[0026] 在所示的示例中,功率半导体器件100是晶体管,例如具有补偿结构的MOSFET。半导体主体110为了形成补偿结构而具有不同的柱110a,110b,所述不同的柱具有不同的掺杂,例如具有在第一柱110a中的p掺杂并且具有在第二柱110b中的n掺杂。所述柱110b在此例如形成功率半导体器件100的漂移区域(Drift-Gebiete)。此外,在绝缘层120之内布置多个平面的控制电极122a、122b,所述控制电极与所述连接层150电绝缘并且能够经由独立的电接触(未示出)来以控制信号、例如栅极信号加载(beaufschlagbar)。
[0027] 对于MOSFET典型的pn绝缘体处在接触区域160中,其通过n源区域110c来构造,所述n源区域通过p-体区域110d来与该半导体主体110的其余部分绝缘。不仅p体区域110d而且n源区域110c处于与插头144电接触中。所述控制电极122a,122b被构造用于,在p体区域110d(该p体区域也作为“沟道区域”而已知)中感生反型沟道(Inversionskanal),以便因此使功率半导体器件100转置到可传导状态中。
[0028] 第一柱110a之一邻接p体区域110d。众所周知地,n柱110b和p体区域110d构成功率半导体器件100的体二极管
[0029] 在一些实例中,多个接触孔130根据矩阵布置或另一种、例如另一种周期性图案(Muster)来被布置在功率半导体部分构造110,120中。在此,控制电极122a、122b在绝缘层120之内在分别相邻的接触孔130之间布置。此外,在一些示例中,构造一个或多个接触孔
130,用于沟槽形地构造沟槽电极。在图1A中示出的横截面视图在此例如相应于在功率半导体器件100的X-Z层面上的视图,反之,接触孔130在功率半导体器件100的Y方向上沟槽形地延伸。
[0030] 图1B示出来自另一功率半导体器件100’的横截面视图的片段的示意图。该功率半导体器件100’与图1A中的功率半导体器件100相似地包括半导体主体110’和布置在所述半导体主体110’之上的绝缘层120’,所述绝缘层具有顶侧121’。此外,在所述功率半导体器件100’的情况下接触孔130’也从所述绝缘层120’的顶侧出发在绝缘层120’之内延伸,用于经由用作电极的连接层150’来从绝缘层120’之上电接触处于所述绝缘层120’的顶侧121’之下的接触区域160’。半导体主体110’和绝缘层120’例如是功率半导体器件100’的功率半导体部分构造的部分。
[0031] 与图1A中的示例有偏差地,该功率半导体器件100’包括被布置在所述绝缘层120’的顶侧121’之上的附着力促进剂层142和被布置在所述附着力促进剂层142上的包括钨的层144’。所述附着力促进剂层142和所述包括钨的层144’形成层复合结构140,用于在接触区域160’内电接触所述半导体主体110’。在所示的示例中,所述层复合结构140不仅覆盖绝缘层120’的顶侧121’而且也覆盖接触孔130’的表面。此外,不仅附着力促进剂层142而且包括钨的层144’和层复合结构140也总共地不仅在绝缘层120’的顶侧121’的区域内而且也在接触孔130’的区域内具有至少基本上均匀的(homogen)厚度。
[0032] 附着力促进剂层142例如包括和/或钛氮化物。此外,在所示的示例中,包括钨的层144’至少尽可能地由钨组成。所述层复合结构140例如具有在200nm至300nm的范围内的厚度。
[0033] 附着力促进剂层142有利于在功率半导体部分构造110’、120’和包括钨的层144’之间的附着的(haftend)连接。所述包括钨的层144’有助于接触区域160’的电接触。接触孔130’的示例性深度为约1μm至1.5μm并且接触孔130’的最小直径例如以从在接触孔的下区域内的约500nm到在接触孔130’的上区域内的约700nm的方式来变化。在这样的轮廓情况下,钨更加保形地(konformer)侵入(eindringen)到接触孔130’中并且也显示出相比于例如铝或铜而言更加保形的沉积行为,其中所述铝或铜能够优选地使用用于连接层150’。所述层复合结构140此外妨碍可能的掺杂从功率半导体部分构造110’,120’中向外扩散(ausdiffundieren)。特别地,在附着力促进剂层142中存在的钛作为扩散屏障是有效的。
[0034] 所述附着力促进剂层142的、所述包括钨的层144’的以及所述连接层150’的施加例如在相继的步骤中进行,例如分别借助溅射或化学的气相沉积来进行。就此而论,所述包括钨的层144’此外提供用于更敏感的附着力促进剂层142的保护,以防通过在功率半导体器件100’的制造过程中的特定的处理步骤而不期望地剥蚀(abtragen)所述附着力促进剂层142。
[0035] 与图1A中的示例不同,在所述功率半导体器件100’的情况下,该接触孔130’基本上以连接层150’的材料填充。针对连接层150’优选地使用铝和/或铜,而由于所述材料的沉积行为而在接触孔130’之内常常形成空腔,即所谓的缩孔(Lunker),如在图1B中通过空腔L来示出的那样。由此,例如当在空腔L中包含有(einschliessen)过程气体或其他化学残留物时,这可能得出缺点,其中所述过程气体或其他化学残留物之后可能影响功率半导体器件100’的功能性或使用寿命。此外,空腔L还可能在进一步涂覆连接层150’期间不受控制地萎缩(kollabieren)并且因此造成对连接层150’的不规则涂覆。在一些情况下,空腔L此外在进一步涂覆连接层150’情况下导致形成所谓的针孔(Pinhole),也即,空心沟道(Hohlkanal),所述针孔从空腔L出发通过该连接层150’延伸。
[0036] 图2示出根据一种实施例的功率半导体器件200的横截面视图的示意图。该功率半导体器件200同样地包括半导体主体210、绝缘层220、布置在绝缘层220的顶侧221上的附着力促进剂层242、布置在所述附着力促进剂层242上的包括钨的层244和布置在所述包括钨的层244上的连接层250。此外,该功率半导体器件也具有接触孔230,所述接触孔至少部分地在所述绝缘层220之内延伸,其中所述接触孔用于电接触在所述绝缘层220的顶侧221之下的接触区域260。只要并没有从下文中得出另外的内容,关于功率半导体器件200和前面提到的特征,就相应地适用在图1中的功率半导体器件100’的上下文中所述的内容。
[0037] 在所示的示例中,该接触孔230延伸至半导体主体210的顶侧,而接触区域260也处于半导体主体210的顶侧处。在其他示例中,该接触孔230与此相比地延伸至半导体主体210之内,以与图1A中的示例类似的方式。在此,接触区域260例如处于半导体主体210之内。在其他示例中,接触孔230在绝缘层220之内延伸,而并不到达半导体主体210,并且接触区域260在此也处于半导体主体210之上。该接触孔230在此例如被设置用于接触电组件,诸如控制电极,其中所述电组件被布置在所述绝缘层220之内。
[0038] 与图1中的示例不同,在功率半导体器件200的情况下,所述包括钨的层244在绝缘层220的顶侧221的区域内和在所述接触孔230的区域内不具有统一厚度。取而代之地,所述包括钨的层224在所述接触孔230的区域内关于所述接触孔260的如下表面具有第一厚度D1,其中所述包括钨的层244被涂覆到所述表面上,其中所述第一厚度如此安排,使得所述包括钨的层244至少基本上填充所述接触孔260。
[0039] 在所示的示例中,所述第一厚度D1如此安排,使得所述接触孔260完全地被填充。在其他示例中,与此相反,所述第一厚度D1如此安排,使得所述包括钨的层244尽可能地、然而并不完全地填充所述接触孔260。在此,所述接触孔260例如并不如在图2中示意性示出地那样具有垂直的侧表面或侧面(Mantel-oder Seitenfläche),而是例如具有至少逐段地楔形的横截面轮廓。厚度D1在这些情况下例如至少相应于接触孔230的经接触孔230的深度所求平均的直径的一半。在相应深度处的直径在此例如分别在接触孔230的最窄扩展方向上被确定,也即根据在相应深度处最小的直径来被确定。经所述接触孔230的深度所求平均的直径此外例如根据算术的均值或几何的均值来被确定。例如,在所述包括钨的层的这样确定的厚度D1的情况下,也通过所述包括钨的层244来至少尽可能地填充锥形的接触孔230或具有楔形的横截面轮廓的沟槽形的接触孔230。
[0040] 如上文所描述的,借助所述包括钨的层244来至少尽可能地对所述接触孔230进行填充有利于在所述连接层250和所述接触区域260之间形成电连接。同时,通过这种方式避免可能的困难,如在图1的上下文中所描述的,当借助连接层250应填充所述接触孔230的内部空间时,得出所述困难。这有利于尤其是铝和/或铜作为连接层250的组成部分的使用,所述组成部分在常见的沉积过程情况下并且在接触孔230的优选尺寸情况下,如在图1A和1B的上下文中所描述的那样,具有用于填充接触孔230’的、相对钨而言不利的、较不保形的(weniger konformal)沉积行为。
[0041] 在所述绝缘层220的顶侧221的区域内,所述包括钨的层244与此相对地具有第二厚度D2,所述第二厚度小于所述第一厚度D1。所述包括钨的层244的在所述绝缘层220的顶侧221处的较小的厚度D2适合于:避免由于所述包括钨的层244而在所述功率半导体器件200中引起的过度的机械应力。这特别在如下功率半导体器件200的情况下是有利的,其中所述功率半导体器件200具有比较大的顶侧221。同时,在一些示例中,所述包括钨的层244的厚度D2如此安排,使得所述包括钨的层244相对接下来的制造步骤、例如相对接下来的蚀刻过程提供针对位于其下的附着力促进剂层242的足够保护。
[0042] 在一些示例中,所述第一厚度D1处于300nm至600nm的范围内,例如400nm至500nm的范围内。此外,所述第二厚度D2在一些示例中处于100nm至300nm的范围内,例如处于150nm至250nm的范围内。所述附着力促进剂层242与此相对地在一些示例中为小于100nm。
[0043] 绝缘层220此外在一些示例中包括酸盐玻璃,即BPSG。在其他示例中,所述绝缘层220包括硅氮化物和/或无掺杂的氧化物,例如以与BPSG相结合的方式。
[0044] 图3A-3E示出在制造如在图2的上下文中所描述的功率半导体器件200的情况下不同的生产阶段的示意图。
[0045] 图3A示出功率半导体部分构造,其包括半导体主体210和被涂覆在所述半导体主体上的绝缘层220,即生产阶段310。在此,在绝缘层220中已经构造接触孔230,用于接触区域260的接触。为了制造功率半导体部分构造210,220可以例如使用常规的覆层技术、掩膜技术和/或剥蚀技术。
[0046] 图3B示出在涂覆附着力促进剂层242之后的功率半导体部分构造210,220,即生产阶段320。附着力促进剂层242借助沉积、例如通过溅射钛和/或钛氮化物来构成。
[0047] 图3C示出在如上文所述地已将具有厚度D1的包括钨的层244涂覆到了所述附着力促进剂层242之后的接下来的生产阶段320。所述包括钨的层244同样地借助沉积、例如通过溅射钨来构成。通过所选的厚度D1来确保:通过所述包括钨的层244至少基本上填充接触孔230。
[0048] 图3D示出图3C中的构造,其中在所述接触孔230之外已再次部分地移除了所述包括钨的层244,即生产阶段340。所述包括钨的层244在此例如通过化学机械抛光、即CMP和/或回蚀(rückätzen)来以如下程度被剥蚀,使得所述包括钨的层在所述绝缘层220的顶侧221的区域内如上文所述地具有厚度D2。
[0049] 图3E示出在将连接层250涂覆到所述包括钨的层244之后的功率半导体器件200,即生产阶段350。所述连接层250借助沉积、例如通过溅射铝和/或铜来构成。
[0050] 图4示出根据另一实施例的来自功率半导体器件400的横截面视图的片段的示意图。该功率半导体器件400包括半导体主体410和在其上所布置的绝缘层420作为功率半导体部分构造的组成部分。此外,也在功率半导体器件400的情况下在功率半导体部分构造410,420的顶侧上布置附着力促进剂层442,又在所述附着力促进剂层上布置包括钨的层
444以及连接层450。此外,所述功率半导体器件400也具有接触孔330,用于电接触在所述绝缘层420的顶侧421之下的接触区域360。所述包括钨的层444在所述接触孔330的区域内具有第一厚度D1并且在所述绝缘层420的顶侧421的区域内具有第二厚度D2,其中所述第二厚度小于所述第一厚度D1。只要是没有从下文中得出另外的内容,就针对所述功率半导体器件400和上文提到的特征相应地适用在图2的上下文中所述的内容。尤其是,所述厚度D1至少为所述接触孔430的平均直径DM的一半。因此确保:所述包括钨的层444至少基本上填充所述接触孔430。
[0051] 如在图1A中的示例中得出,功率半导体器件400可以是MOSFET,例如具有补偿结构的MOSFET。所述功率半导体器件400在此同样地包括多个平面的控制电极422a、422b,所述控制电极在所述绝缘层420之内布置。所述控制电极422a、422b在此被布置在接触孔330的不同侧上并且例如有助于在半导体主体410的(并未在图4中示出的)体区域内的反型沟道的形成。
[0052] 与图2中的示例不同,在所述功率半导体器件400的情况下,所述接触孔330构造有不均匀的、尤其是部分倾斜的横截面轮廓。在此,第一厚度D1如此选择,使得所述第一厚度相应于接近所述接触孔330的平均直径的一半。接触孔330在其上区域内的扩张(Aufweitung)在此造成:所述包括钨的层444尽可能地、然而并不完全地填充所述接触孔
330。然而,理解为,根据前面所述的内容,也在功率半导体器件400的情况下有效地避免可能的困难,所述困难在基本上借助连接层450来填充接触孔330的情况下得出。
[0053] 图5示出用于制造功率半导体器件、例如如在图2至4的上下文中所描述的功率半导体器件200、400的方法500的流程图。方法500的步骤在此在一些示例中适合用于如在图3A至3E的上下文中所描述的那样的生产阶段310-350的制造。
[0054] 所述方法500包括:提供功率半导体部分构造,即步骤510。在此,例如涉及在图2至4的上下文中所描述的功率半导体部分构造。
[0055] 所述方法500还包括:在所述功率半导体部分构造的顶侧上施加附着力促进剂层,即步骤520。所述附着力促进剂层在此这样被施加,使得所述附着力促进剂层至少部分覆盖功率半导体部分构造的绝缘层的顶侧。附着力促进剂层在一些示例中包括钛和/或钛氮化物。在此,所述附着力促进剂层的施加例如借助溅射来进行。在其他示例中,所述附着力促进剂层的施加至少部分地借助化学气相沉积来进行。
[0056] 所述方法500还包括:将包括钨的层这样施加在所述附着力促进剂层上,使得所述包括钨的层至少部分地覆盖所述附着力促进剂层,即步骤530。所述包括钨的层的施加此外这样来进行,使得所述包括钨的层例如在所述半导体部分构造的整个顶侧上具有第一厚度D1,所述第一厚度如此安排,使得所述包括钨的层填充所述功率半导体部分构造的接触孔。对此可替代地,在其他示例中,所述包括钨的层尽可能地、然而并不完全地填充所述功率半导体部分构造的接触孔。例如,所述第一厚度D1至少相应于所述接触孔的直径的一半,例如接触孔的经所述接触孔的深度所求平均的最小直径。
[0057] 所述包括钨的层在一些示例中至少基本上由钨组成。此外,包括钨的层的施加在一些示例中借助化学气相沉积来进行。在其他示例中,至少部分地借助溅射来进行所述包括钨的层的施加。
[0058] 所述方法500还包括:在所述功率半导体部分构造的绝缘层的顶侧的区域内移除包括钨的层的部分,即步骤540。例如借助回蚀和/或通过化学机械抛光、即CMP来进行所述移除。此外这样进行所述移除,使得在所述移除之后所述包括钨的层在所述绝缘层的顶侧的区域内具有第二厚度D2,所述第二厚度小于所述第一厚度D1。
[0059] 所述包括钨的层的部分的所述移除,即步骤540,在一些示例中在所述绝缘层的顶侧的区域内进行,而并不移除在所述接触孔之内的所述包括钨的层的部分。
[0060] 所述方法500还包括:施加连接层到所述包括钨的层上,即步骤550。连接层例如包括铜和/或铝。在一些示例中,所述连接层的施加至少部分地借助沉积、例如借助溅射或化学气相沉积来进行。
[0061] 空间上相关的表述、诸如“下方”、“在…之下”、“更低”、“上”、“在…之上”等被使用用于简化描述,以便阐述一个元素关于第二元素的位置。这些表述应该以附加于与在附图中所示的不同的取向来包括(erfassen)相应设备的不同取向。此外,使用诸如“第一”、“第二”等这样的表述,以便表示不同的元素、区域、区段等,并且其不应理解为限制性的。在整个说明书中,相同类型的术语涉及相同类型的元素。
[0062] 表述“具有(mit)”、“包含(enthaltend)”、“包含有(einschliessend)”、“包括(umfassend)”、“具有(aufweisend)”等是开放式表述,其说明所提及的元素或特征的存在,但是并不排除附加的元素或特征。
[0063] 在考虑变型方案和应用的前述宽度的情况下理解为:本发明既不通过前述的描述也不通过所属的附图来限定。取而代之地,本发明仅通过接下来的权利要求和其法律上的等效方案来限定。
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