[發明專利]半導體器件及其制備方法

在審

• 申請號: 202111020901.3
• 申請日: 2021-09-01
• 公開（公告）號: CN113921588A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 項永金;王少輝;李帥;陳明軒;戴銀燕
• 申請（專利權）人: 格力電器（合肥）有限公司;珠海格力電器股份有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/868;H01L21/329
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 霍玉娟;陳超德

本申請提供一種半導體器件及其制備方法，該半導體器件包括位于所述襯底上方的第一導電類型外延層；位于所述外延層上方的第二導電類型摻雜層；其中，所述摻雜層包括有源區，所述摻雜層設置有至少一個圍設于所述有源區外圍的溝槽，所述溝槽至少向下延伸至所述外延層；覆蓋所述溝槽的側壁和部分底部并延伸至所述摻雜層上方的第一鈍化層；覆蓋所述第一鈍化層的第二鈍化層；其中，所述第二鈍化層的介電常數大于所述第一鈍化層的介電常數；設置于所述有源區上方的第一金屬層；其中，所述第一金屬層沿遠離所述有源區的方向延伸至所述第二鈍化層上方。可以大大提高半導體器件的耐壓水平及可靠性。

技術領域

本申請涉及半導體器件技術領域，具體涉及一種半導體器件及其制備方法。

背景技術

集成電路產業中硅技術是半導體主流技術，也是功率半導體主流應用技術，例如二極管、整流橋、IGBT等高頻高功率開關器件，其中快恢復硅基半導體二極管近年來以其獨特的優勢(高頻開關特性好、反向恢復時間極短、耐壓等級高抗過電沖擊能力強等)廣泛應用在開關電源、PWM脈寬調制、變頻器逆變電路中。

其中，傳統的快恢復二極管的結構如圖1所示，包括硅晶圓上形成的N+襯底11、N-外延層12、P+摻雜層13、鈍化層14、陽極金屬層15和陰極金屬層16。由于鈍化層14的結構和介電常數單一，該快恢復二極管不能對終端區和陽極金屬層15的電場分布狀態進行調節，大大影響了快恢復二極管可靠性和使用壽命。且該快恢復二極管封裝時，通常通過銅線作為引線部分，晶圓與銅導線采取高溫焊接后進行樹脂封裝成型，銅導線上的銅原子易擴散至晶圓表面，而硅晶圓主要物質成分SiO2，銅在SiO2中擴散速度很快，銅是硅的深能級受主雜質，通過陽極金屬層15與鈍化層14之間的間隙a擴散到SiO2中并在Si的禁帶中形成幾個深能級受主能級，這些能級會充當產生復合中心或陷阱而改變非平衡少子的濃度與壽命，最終形成硅銅化合物，例如Cu3Si、Cu4Si。硅化銅性能差電阻率高，會導致二極管漏電流增大(PN結處產生漏電流)，晶圓與銅導線結合力大幅度下降，大大影響了二極管的可靠性，縮短了二極管的使用壽命。

發明內容

針對上述問題，本申請提供了一種半導體器件及其制備方法，解決了現有技術中快恢復二極管可靠性較差的技術問題。

第一方面，本申請提供一種半導體器件，包括：

第一導電類型襯底；

位于所述襯底上方的第一導電類型外延層；

位于所述外延層上方的第二導電類型摻雜層；其中，所述摻雜層包括有源區，所述摻雜層設置有至少一個圍設于所述有源區外圍的溝槽，所述溝槽至少向下延伸至所述外延層；

覆蓋所述溝槽的側壁和部分底部并延伸至所述摻雜層上方的第一鈍化層；

覆蓋所述第一鈍化層的第二鈍化層；其中，所述第二鈍化層的介電常數大于所述第一鈍化層的介電常數；

設置于所述有源區上方的第一金屬層；其中，所述第一金屬層沿遠離所述有源區的方向延伸至所述第二鈍化層上方。

根據本申請的實施例，可選地，上述半導體器件中，所述第一金屬層在所述襯底上的正投影與所述第二鈍化層在所述襯底上的正投影部分重合；

其中，所述第一金屬層在所述襯底上的正投影與所述第二鈍化層在所述襯底上的正投影的重合部分的徑向寬度被選擇成能夠阻擋外部雜質原子。

根據本申請的實施例，可選地，上述半導體器件中，所述金屬層在所述襯底上的正投影與所述第二鈍化層在所述襯底上的正投影的重合部分的徑向寬度為40至45um。

根據本申請的實施例，可選地，上述半導體器件中，所述溝槽的數量大于等于2。

根據本申請的實施例，可選地，上述半導體器件中，所述溝槽向下延伸至所述襯底內。