TiN)來(lái)形成高電阻的氮化鈦(TiN)場(chǎng)板。
[0024]當(dāng)器件為關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，電流將從陰極232流向外部金屬電極272，并且隨后流至源極212。由于場(chǎng)板由高電阻材料制成，該電流會(huì)在(多個(gè))保護(hù)環(huán)和源極之間的場(chǎng)板的長(zhǎng)度上產(chǎn)生線性的電壓降。(多個(gè))保護(hù)環(huán)和源極之間的該線性的電壓降形狀導(dǎo)致在n_-漂移區(qū)240表面上生成均勻或大致均勻的電場(chǎng)。
[0025]該均勻電場(chǎng)降低了在P-陽(yáng)極和/或保護(hù)環(huán)附近的峰值電場(chǎng)，從而有助于改進(jìn)二極管的擊穿電壓性能。TiN層在高溫下的高電阻還可以減輕高溫下的泄漏電流。
[0026]圖3中示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性功率MOSFET 300。該示例性功率MOSFET 300為橫向雙擴(kuò)散MOSFET (LDMOS)，其包括形成在p型半導(dǎo)體襯底340的一個(gè)上表面上的源極312、柵極322和漏極332。
[0027]當(dāng)器件為關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，電流將從漏極332流向源極312。由于場(chǎng)板由高電阻材料制成，該電流會(huì)在陰極和陽(yáng)極之間的場(chǎng)板的長(zhǎng)度上產(chǎn)生線性的電壓降。漏極332和源極312之間的該線性的電壓降導(dǎo)致在P型半導(dǎo)體襯底340上形成的n_-漂移區(qū)表面上生成均勻或大致均勻的電場(chǎng)。
[0028]氧化層350在源極312和漏極332之間橫向延伸并且環(huán)繞柵極。氧化層350形成了在源極312和漏極332之間延伸的氧化物橋。
[0029]氧化層350在源極312和漏極332之間延伸的同時(shí)與在p型半導(dǎo)體襯底340上形成的n_-漂移區(qū)的上表面鄰接。氧化層350的第一橫向部分橫向地突出進(jìn)入源極并且直接位于源極區(qū)上方，使得第一橫向部分被夾在n+-源區(qū)和源極312之間。氧化層350的第二橫向部分橫向地突出進(jìn)入漏極332并且直接位于n+-漏區(qū)上方，使得第二橫向部分被夾在漏極332和n+-漏區(qū)之間。
[0030]場(chǎng)板360形成在MOSFET 300的上表面上并且覆蓋源極312、漏極332、以及氧化層的源極312和漏極332范圍之外的部分。該場(chǎng)板包括厚度小于1nm而電阻率約為10_4Ω *cm的氮化鈦(TiN)層。如現(xiàn)有技術(shù)中已知的是，TiN場(chǎng)板層的電阻率可以通過(guò)控制TiN的密度和鈦中的氮分子的比率來(lái)調(diào)節(jié)?？梢栽谛纬稍唇饘匐姌O312和漏金屬電極332之后通過(guò)淀積氮化鈦(TiN)來(lái)形成高電阻的氮化鈦(TiN)場(chǎng)板。
[0031]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性功率MOSFET 400。該示例性功率MOSFET 400為包含元胞區(qū)和終端區(qū)的垂直型功率M0SFET。該終端區(qū)具有類(lèi)似于二極管器件200的終端區(qū)的結(jié)構(gòu)。由于與器件200相同的機(jī)制，該功率MOSFET 400的TiN場(chǎng)板同樣有助于改進(jìn)該垂直型功率MOSFET的擊穿電壓性能。該示例性器件400被設(shè)計(jì)為可以承受900V的擊穿電壓。n_-漂移區(qū)12的電阻率約為35 Ω.cm并且厚度約為70 μ m。p_保護(hù)環(huán)14具有約為6 μ m的結(jié)深，并且氧化層31的厚度約為I ym。通過(guò)3秒鐘的PECVD淀積形成厚度約為Inm的TiNo在關(guān)斷狀態(tài)，室溫下900V時(shí)TiN會(huì)導(dǎo)致約為I μΑ的泄漏電流，這對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用而言是可以接受的。與不存在TiN場(chǎng)板的器件相比，該示例性器件的BVdss (漏源擊穿電壓)提高了約100V。
[0032]在一些實(shí)施例中，TiN層相對(duì)較薄(例如，約為Inm或2nm)，并且在器件封裝時(shí)焊接線會(huì)穿過(guò)或穿透源極上的TiN層。在另一些實(shí)施例中，可以通過(guò)在TiN層上的圖案化(例如，采用鈍化掩膜)來(lái)形成半導(dǎo)體器件上的(多個(gè))電極區(qū)之間的連接和(多個(gè))焊接線。
[0033]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性功率BJT 500。該示例性功率BJT 500為包含有源區(qū)和終端區(qū)的垂直型功率BJT。該終端區(qū)具有類(lèi)似于二極管器件200的終端區(qū)的結(jié)構(gòu)。由于與器件200相同的機(jī)制，該功率BJT 500的TiN場(chǎng)板同樣有助于改進(jìn)該垂直型功率BJT的擊穿電壓性能。
[0034]雖然參考以上示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了解釋?zhuān)珣?yīng)當(dāng)理解這些示例僅用于幫助理解本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種功率半導(dǎo)體器件，包括:形成在半導(dǎo)體襯底的第一襯底表面上的第一金屬電極和第二金屬電極、將所述第一金屬電極和所述第二金屬電極進(jìn)行互連的半絕緣場(chǎng)板、以及在所述第一金屬電極和所述第二金屬電極之間以及在所述場(chǎng)板和所述半導(dǎo)體襯底之間延伸的絕緣氧化層，其中所述半絕緣場(chǎng)板為氮化鈦(TiN)場(chǎng)板。
2.如權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，所述第一金屬電極連接至具有第一導(dǎo)電類(lèi)型的半導(dǎo)體區(qū)，并且所述第二金屬電極連接至具有所述第一導(dǎo)電類(lèi)型或第二導(dǎo)電類(lèi)型的半導(dǎo)體區(qū)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的功率半導(dǎo)體器件，還包括在所述半導(dǎo)體襯底的遠(yuǎn)離所述第一襯底表面的第二襯底表面上形成的第三金屬電極，其中所述第三金屬電極連接至具有第二導(dǎo)電類(lèi)型的半導(dǎo)體區(qū)。
4.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，所述氮化鈦(TiN)場(chǎng)板為氮化鈦(TiN)淀積層，其覆蓋所述第一電極、所述第二電極、以及所述氧化層中對(duì)所述第一電極和所述第二電極的接觸通道以外的其余部分。
5.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，所述接觸通道包括第一焊接線和第二焊接線，所述第一焊接線從所述第一電極延伸并且突出穿過(guò)所述氮化鈦(TiN)場(chǎng)板以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述第一電極的外部連接，而所述第二焊接線從所述第二電極延伸并且突出穿過(guò)所述氮化鈦(TiN)場(chǎng)板以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述第二電極的外部連接。
6.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，所述接觸通道為由鈍化層掩膜限定的接觸圖案。
7.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，所述氮化鈦場(chǎng)板的厚度為1nm或更小。
8.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，通過(guò)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積形成所述氮化鈦場(chǎng)板。
9.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，所述半導(dǎo)體器件為MOSFET,所述MOSFET的源極為所述第一金屬電極而其外部金屬電極為所述第二金屬電極。
10.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，所述半導(dǎo)體器件為橫向雙擴(kuò)散MOSFET (LDMOS)，所述橫向雙擴(kuò)散MOSFET的源極為所述第一金屬電極，而其漏極為所述第二金屬電極。
11.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，所述半導(dǎo)體器件為雙極結(jié)型晶體管(BJT)，所述雙極結(jié)型晶體管的基極為所述第一金屬電極，而其外部金屬電極為所述第二金屬電極。
12.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的功率半導(dǎo)體器件，其中，所述半導(dǎo)體器件為L(zhǎng)DMOS, LIGBT、垂直型功率M0SFET、功率BJT、IGBT、或晶閘管。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種功率半導(dǎo)體器件，其包括形成在半導(dǎo)體襯底的第一襯底表面上的第一金屬電極和第二金屬電極、將所述第一金屬電極和所述第二金屬電極進(jìn)行互連的半絕緣場(chǎng)板、以及在所述第一金屬電極和所述第二金屬電極之間以及在所述場(chǎng)板和所述半導(dǎo)體襯底之間延伸的絕緣氧化層，其中所述半絕緣場(chǎng)板為氮化鈦(TiN)場(chǎng)板。
【IPC分類(lèi)】H01L29-73, H01L29-78, H01L29-40
【公開(kāi)號(hào)】CN104733514
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410814788
【發(fā)明人】單建安, 伊夫蒂哈爾·阿邁德, 伍震威
【申請(qǐng)人】港科半導(dǎo)體有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2014年12月23日
【公告號(hào)】WO2015097581A1