[實用新型]終端結構、功率半導體器件及電子設備

有效

• 申請號: 202220432394.8
• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN217361590U
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 胡朗;劉家甫;高博;唐龍谷;胡飛;王欣;張金龍
• 申請（專利權）人: 華為數字能源技術有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L23/31
• 代理公司: 深圳市賽恩倍吉知識產權代理有限公司 44334
• 代理人: 張小麗

本申請提供一種功率半導體器件的終端結構，該終端結構包括依次疊設的襯底、外延層、第一隔離層、金屬層和鈍化層，襯底和外延層包括元胞區和終端區，第一隔離層位于終端區，金屬層包括對應第一隔離層的第一部分和與之連接的第二部分，鈍化層與第一隔離層接觸以包覆第一部分，沿疊設方向，第一部分的厚度小于第二部分的厚度。本申請還提供包含該終端結構的功率半導體器件及應用該功率半導體器件的電子設備。本申請通過將金屬層對應第一隔離層的第一部分厚度減薄，有效減小了第一部分在溫度循環/溫度沖擊的可靠性測試過程中發生的形變，減小了鈍化層受到的擠壓應力，進而降低鈍化層發生開裂的風險，提高功率半導體器件的可靠性和使用壽命。

技術領域

本申請涉及一種能夠降低鈍化層發生開裂風險的終端結構、包含該終端結構的功率半導體器件及應用該功率半導體器件的電子設備。

背景技術

功率半導體器件包括元胞區和與元胞區連接的終端區，其中，外界的濕氣和可移動離子容易由終端區侵入器件內部，侵入的濕氣和可移動離子會對元胞區造成損害，另外，還會造成金屬離子遷移，進而降低功率半導體器件的可靠性，尤其是在惡劣環境下的可靠性。

針對上述問題，通常需要在金屬層的表面(尤其是終端區金屬層的表面)設置鈍化層，以阻擋外界濕氣和可移動離子的侵入，降低濕氣和可移動離子對元胞區的損害，以及降低金屬離子發生遷移的風險，確保功率半導體器件在各種惡劣環境下能正常工作，提高功率半導體器件的可靠性。如圖1所示，通常的功率半導體器件的終端結構包括疊設的襯底1’、外延層5’和金屬層2’，對應終端區B的金屬層2’的一部分與外延層5’之間形成有場氧化層3’，在金屬層2’遠離外延層5’的表面形成有鈍化層4’。鈍化層4’中的氮化硅是一種具有極佳的防水性能和防可移動離子性能的材料，可以很好的阻擋外界濕氣和可移動離子的侵入。

然而，鈍化層4’采用的氮化硅同時也是一種硬而脆的材料，抵抗變形的能力很弱，鈍化層4’在受到超過一定大小的應力時就會發生開裂。終端結構在溫度循環/溫度沖擊(TC/TS)的可靠性測試過程中，金屬層2’很容易發生屈服現象而產生形變，金屬層2’產生的形變會對鈍化層4’造成循環的擠壓應力，在超過一定的循環次數后，鈍化層4’的角落(a,b)很容易發生開裂(如圖1所示)，由應力仿真結果(如圖2和圖3所示)證實鈍化層4’的角落(a,b)受到的應力最為集中，因此該結構相對更為脆弱，更易發生開裂。而且，相比于集成電路器件，功率半導體器件所用的金屬層更厚，TC/TS過程中發生的形變更大，對鈍化層所產生的擠壓應力也更大，鈍化層開裂的現象也更容易發生。

實用新型內容

本申請實施例第一方面提供了一種功率半導體器件的終端結構，該終端結構包括依次疊設的襯底、外延層、第一隔離層、金屬層和鈍化層，所述襯底和所述外延層包括元胞區和與所述元胞區連接的終端區，所述第一隔離層位于所述終端區，所述金屬層疊設于所述第一隔離層的表面且延伸至所述外延層的表面上，所述金屬層包括對應所述第一隔離層的第一部分和對應所述元胞區的第二部分，所述第二部分延伸至所述終端區并與所述第一部分連接，所述鈍化層疊設于所述金屬層遠離所述外延層的表面上且延伸至所述第一部分的側表面并與所述第一隔離層接觸以包覆所述第一部分。沿疊設方向，所述第一部分的厚度小于所述第二部分的厚度。

可以看出，在傳統的終端結構中，由于在金屬層的第一部分的下表面設置了第一隔離層，金屬層的第一部分相對于第二部分會形成一較高的臺階區，第一部分表面的鈍化層也同樣會形成一較高的臺階區。通過將金屬層對應第一隔離層的第一部分的厚度減薄，使第一部分的厚度小于第二部分的厚度，有效減小了第一部分在溫度循環/溫度沖擊(TC/TS)的可靠性測試過程中發生的形變，降低臺階區對應的鈍化層因第一部分發生形變而受到的擠壓應力，進而降低臺階區的鈍化層發生開裂的風險。

結合第一方面，在一些實施例中，沿所述疊設方向，所述第一部分遠離所述第一隔離層的第一表面低于所述第二部分遠離所述外延層的第二表面。