本公開涉及一種垂直功率半導(dǎo)體裝置，特別地涉及一種包括包含源極或發(fā)射極焊盤的配線層級(jí)的垂直功率半導(dǎo)體裝置。

背景技術(shù)：

1、新生代垂直功率半導(dǎo)體裝置(例如，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(mosfet)或絕緣柵雙極晶體管(igbt)或結(jié)型場效應(yīng)晶體管(jfet))的技術(shù)開發(fā)旨在通過縮小裝置幾何形狀來改進(jìn)電氣裝置特性并且減小成本。雖然通過縮小裝置幾何形狀可減小成本，但必須滿足各種折衷和挑戰(zhàn)。例如，當(dāng)增加每單位面積的裝置功能時(shí)，符合可靠性要求需要例如針對(duì)互連件的設(shè)計(jì)優(yōu)化。

2、因此，存在對(duì)改進(jìn)的垂直功率半導(dǎo)體裝置的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開的示例涉及一種垂直功率半導(dǎo)體裝置。垂直功率半導(dǎo)體裝置包括sic半導(dǎo)體主體，所述sic半導(dǎo)體主體具有第一表面和與第一表面相對(duì)的第二表面。垂直功率半導(dǎo)體裝置還在第一表面之上包括第一配線層級(jí)。第一配線層級(jí)包括第一下源極或發(fā)射極焊盤和第二下源極或發(fā)射極焊盤。垂直功率半導(dǎo)體裝置還在第一配線層級(jí)之上包括第二配線層級(jí)。第二配線層級(jí)包括柵極焊盤和源極或發(fā)射極焊盤。第二配線層級(jí)的源極或發(fā)射極焊盤按照電氣方式連接到第一配線層級(jí)的第一下源極或發(fā)射極焊盤和第二下源極或發(fā)射極焊盤。第一配線層級(jí)還包括沿側(cè)向布置在第一下源極或發(fā)射極焊盤和第二下源極或發(fā)射極焊盤之間的柵極線。柵極線沿垂直方向布置在第二配線層級(jí)的源極或發(fā)射極焊盤和第一表面之間。柵極線通過中間介電結(jié)構(gòu)與第二配線層級(jí)的源極或發(fā)射極焊盤電絕緣。

2、本公開的另一示例涉及一種垂直功率半導(dǎo)體裝置。垂直功率半導(dǎo)體裝置包括sic半導(dǎo)體主體，所述sic半導(dǎo)體主體具有第一表面和與第一表面相對(duì)的第二表面。垂直功率半導(dǎo)體裝置還包括從第一表面延伸到sic半導(dǎo)體主體中的第一溝槽結(jié)構(gòu)。垂直功率半導(dǎo)體裝置還包括從第一溝槽結(jié)構(gòu)分叉的多個(gè)第二溝槽結(jié)構(gòu)。第一溝槽結(jié)構(gòu)的橫截面面積大于所述多個(gè)第二溝槽結(jié)構(gòu)中的每個(gè)第二溝槽結(jié)構(gòu)的橫截面面積。垂直功率半導(dǎo)體裝置還在第一表面之上包括配線層級(jí)。配線層級(jí)包括柵極焊盤和源極或發(fā)射極焊盤。

3、本公開的另一示例涉及一種制造垂直功率半導(dǎo)體裝置的方法。所述方法包括：在sic半導(dǎo)體主體的第一表面之上形成第一配線層級(jí)，所述sic半導(dǎo)體主體具有第一表面和與第一表面相對(duì)的第二表面。第一配線層級(jí)包括第一下源極或發(fā)射極焊盤和第二下源極或發(fā)射極焊盤。所述方法還包括：在第一配線層級(jí)之上形成第二配線層級(jí)。第二配線層級(jí)包括柵極焊盤和源極或發(fā)射極焊盤。第二配線層級(jí)的源極或發(fā)射極焊盤按照電氣方式連接到第一配線層級(jí)的第一下源極或發(fā)射極焊盤和第二下源極或發(fā)射極焊盤。第一配線層級(jí)還包括沿側(cè)向布置在第一下源極或發(fā)射極焊盤和第二下源極或發(fā)射極焊盤之間的柵極線。柵極線沿垂直方向布置在第二配線層級(jí)的源極或發(fā)射極焊盤和第一表面之間。柵極線通過中間介電結(jié)構(gòu)與第二配線層級(jí)的源極或發(fā)射極焊盤電絕緣。

4、本公開的另一示例涉及一種制造垂直功率半導(dǎo)體裝置的方法。所述方法包括：形成從第一表面延伸到sic半導(dǎo)體主體中的第一溝槽結(jié)構(gòu)，所述sic半導(dǎo)體主體具有第一表面和與第一表面相對(duì)的第二表面。所述方法還包括：形成從第一溝槽結(jié)構(gòu)分叉的多個(gè)第二溝槽結(jié)構(gòu)，其中所述第一溝槽結(jié)構(gòu)的橫截面面積大于所述多個(gè)第二溝槽結(jié)構(gòu)中的每個(gè)第二溝槽結(jié)構(gòu)的橫截面面積。所述方法還包括：在第一表面之上形成配線層級(jí)，所述配線層級(jí)包括柵極焊盤和源極或發(fā)射極焊盤。

5、本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)在閱讀下面的詳細(xì)描述時(shí)并且在觀看附圖時(shí)意識(shí)到另外的特征和優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種垂直功率半導(dǎo)體裝置(100)，包括：

2.如前一權(quán)利要求所述的垂直功率半導(dǎo)體裝置(100)，其中所述第一配線層級(jí)(104)包括銅，并且所述第二配線層級(jí)(106)包括銅。

3.如前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的垂直功率半導(dǎo)體裝置(100)，還包括：屏障層，布置在所述第一配線層級(jí)(104)和所述第二配線層級(jí)(106)之間。

4.如前一權(quán)利要求所述的垂直功率半導(dǎo)體裝置(100)，其中所述屏障層包括ti-w合金或cu-ti合金。

5.如前面兩個(gè)權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的垂直功率半導(dǎo)體裝置(100)，其中所述屏障層包括用于焊料化學(xué)物質(zhì)的擴(kuò)散屏障。

6.如前面兩個(gè)權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的垂直功率半導(dǎo)體裝置(100)，其中所述屏障層包括應(yīng)力補(bǔ)償層。

7.如前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的垂直功率半導(dǎo)體裝置(100)，其中所述第一配線層級(jí)(104)具有從2μm到7μm的范圍中的厚度(d1)，并且所述第二配線層級(jí)(106)具有從10μm到20μm的范圍中的厚度(d2)。

8.如前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的垂直功率半導(dǎo)體裝置(100)，其中所述中間介電結(jié)構(gòu)(108)包括第一鈍化結(jié)構(gòu)(1081)，所述第一鈍化結(jié)構(gòu)(1081)包括酰亞胺、氧化物或氮化物。

9.如前一權(quán)利要求所述的垂直功率半導(dǎo)體裝置(100)，還包括：第二鈍化結(jié)構(gòu)(1082)，布置在所述第一鈍化結(jié)構(gòu)(1081)的一部分上。

10.如前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的垂直功率半導(dǎo)體裝置(100)，還包括：化學(xué)鍍結(jié)構(gòu)(110)，位于所述柵極焊盤(1061)上并且位于所述源極或發(fā)射極焊盤(1062)上。

11.如前一權(quán)利要求所述的垂直功率半導(dǎo)體裝置(100)，其中所述化學(xué)鍍結(jié)構(gòu)(110)包括nimop層或nip/au或nip/pd/au或nip/ag或nimop/ag層堆。

12.如前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的垂直功率半導(dǎo)體裝置(100)，其中所述第一配線層級(jí)(104)還包括布置在所述第二配線層級(jí)(106)的所述柵極焊盤(1061)和所述第一表面(1031)之間的下柵極焊盤(1044)，其中所述下柵極焊盤(1044)按照電氣方式連接到所述第二配線層級(jí)(106)的所述柵極焊盤(1061)。

13.如前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的垂直功率半導(dǎo)體裝置(100)，其中所述第一下源極或發(fā)射極焊盤(1041)沿側(cè)向在所述第二配線層級(jí)(106)的所述柵極焊盤(1062)下方延伸，所述第一下源極或發(fā)射極焊盤(1041)通過所述中間介電結(jié)構(gòu)(108)與所述第二配線層級(jí)(106)的所述柵極焊盤(1061)電絕緣。

14.一種垂直功率半導(dǎo)體裝置(100)，包括：

15.如前一權(quán)利要求所述的垂直功率半導(dǎo)體裝置(100)，其中所述第一溝槽結(jié)構(gòu)(120)的最小側(cè)向廣度大于所述多個(gè)第二溝槽結(jié)構(gòu)(122)中的每個(gè)第二溝槽結(jié)構(gòu)(122)的最小側(cè)向廣度。

16.如前面兩個(gè)權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的垂直功率半導(dǎo)體裝置(100)，其中所述第一溝槽結(jié)構(gòu)(120)的垂直廣度(t1)大于所述多個(gè)第二溝槽結(jié)構(gòu)(122)中的每個(gè)第二溝槽結(jié)構(gòu)(122)的垂直廣度(t2)。

17.如前面三個(gè)權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的垂直功率半導(dǎo)體裝置(100)，其中所述第一溝槽結(jié)構(gòu)(120)包括柵極線材料(1201)以及布置在所述柵極線材料(1201)和所述sic半導(dǎo)體主體(102)之間的柵極線電介質(zhì)(1202)，并且所述多個(gè)第二溝槽結(jié)構(gòu)(122)中的每個(gè)第二溝槽結(jié)構(gòu)(122)包括柵電極材料(1221)以及布置在所述柵電極材料(1221)和所述sic半導(dǎo)體主體(102)之間的柵極電介質(zhì)(1222)；并且其中

18.如前一權(quán)利要求所述的垂直功率半導(dǎo)體裝置(100)，其中所述柵電極材料(1221)和所述柵極線材料(1201)中的每一個(gè)包括摻雜多晶硅或金屬。

19.一種制造垂直功率半導(dǎo)體裝置(100)的方法，所述方法包括：

20.一種制造垂直功率半導(dǎo)體裝置(100)的方法，所述方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本公開涉及包括源極或發(fā)射極焊盤的垂直功率半導(dǎo)體裝置，其包括：SiC半導(dǎo)體主體，具有第一表面和與第一表面相對(duì)的第二表面。第一配線層級(jí)被布置在第一表面之上，包括第一下源極或發(fā)射極焊盤和第二下源極或發(fā)射極焊盤。第二配線層級(jí)被布置在第一配線層級(jí)之上，包括柵極焊盤和源極或發(fā)射極焊盤。第二配線層級(jí)的源極或發(fā)射極焊盤按照電氣方式連接到第一配線層級(jí)的第一下源極或發(fā)射極焊盤和第二下源極或發(fā)射極焊盤。第一配線層級(jí)還包括：柵極線，沿側(cè)向布置在第一下源極或發(fā)射極焊盤和第二下源極或發(fā)射極焊盤之間，且沿垂直方向布置在第二配線層級(jí)的源極或發(fā)射極焊盤和第一表面之間。通過中間介電結(jié)構(gòu)，柵極線與第二配線層級(jí)的源極或發(fā)射極焊盤電絕緣。

技術(shù)研發(fā)人員：R·K·喬希,C·謝弗
受保護(hù)的技術(shù)使用者：英飛凌科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21