[发明专利]具有半绝缘场板的功率半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及功率半导体器件。

背景技术

需求具有高击穿电压和低泄露电流的功率半导体器件。

发明内容

根据本发明，提供了一种功率半导体器件，其包括形成在半导体衬底的第一衬底表面上的第一金属电极和第二金属电极、将所述第一金属电极和所述第二金属电极进行互连的半绝缘场板、以及在所述第一金属电极和所述第二金属电极之间并且在所述场板和所述半导体衬底之间延伸的绝缘氧化层。所述半绝缘场板为氮化钛(TiN)场板。具有氮化钛(TiN)场板的功率半导体器件具有较好的击穿电压并且具有较好的关闭状态泄露电流特性。

在功率半导体器件金属化之后通过淀积来制备该TiN场板。在TiN淀积之后，形成的TiN层处于氧化硅层和金属电极这二者的上方。相比于非晶硅的淀积，该后金属化淀积工艺减轻了炉污染的问题。

在通过淀积形成了氮化钛(TiN)场板的情况下，所述氮化钛(TiN)场板为氮化钛(TiN)淀积层，其覆盖了所述第一电极、所述第二电极、以及所述氧化层中所述第一电极和所述第二电极的接触通道以外的其余部分。

TiN具有相对低的约为10^-4Ω·cm的电阻率，并且在集成电路(IC)中用作导电材料，厚度约为1μm。通过形成具有很低厚度(例如，10nm或更低)的TiN薄膜的场板，该场板即为半绝缘的。由于泄漏电流近似地正比于TiN薄膜的厚度，因此将半绝缘TiN薄膜的厚度保持得尽可能地低。由于TiN的淀积不需要高温，因此采用半绝缘TiN形成场板或作为场板形成材料是有利的。TiN的相对较低的淀积温度(低于铝的溶化温度)减轻了对器件晶片的污染，因此是期望得到的。

附图说明

参考附图对本发明实施例进行描述，其中：

图1为示出了根据本发明的示例性功率半导体器件的截面图的示意图；

图2为示出了根据本发明的另一个示例性功率半导体器件的截面图的示意图；

图3为示出了根据本发明的示例性功率MOSFET的截面图的示意图；

图4为示出了根据本发明的示例性垂直功率MOSFET的截面图的示意图；以及

图5为示出了根据本发明的示例性垂直双极结型晶体管(BJT)的截面图的示意图。

具体实施方式

图1示出了具有横向结构的示例性功率二极管100。作为示例性功率半导体器件的示例性功率二极管具有横向结构并且包含p-阳极区110、n^--漂移区120和n⁺-阴极区130。p-阳极区、n⁺-阴极区和n^--漂移区均形成在p型半导体衬底140的上表面附近。如图1所示，在第一横向侧上形成阳极区，在远离第一横向侧的第二横向侧上形成阴极区，并且漂移区将阳极区和阴极区互连起来。漂移区朝p型半导体衬底向下延伸和向侧面延伸，使得漂移区处于n⁺-阴极区和p-阳极区、以及n⁺-阴极区和半导体衬底之间。与p-阳极区直接接触的第一金属电极形成在p型半导体衬底140的上表面上、并且朝远离p-阳极区和p型半导体衬底140的方向向上突出以形成阳极112。与n⁺-阴极区直接接触的第二金属电极形成在p型半导体衬底140的上表面上、并且朝远离n⁺-阴极区和p型半导体衬底140的方向向上突出以形成阴极132。

氧化层150在阳极和阴极之间横向延伸，从而形成将p-阳极区和n⁺-阴极区互连起来的桥。氧化层150在阳极和阴极之间延伸的同时与n^--漂移区120的上表面邻接。氧化层150的第一横向部分横向地突出进入阳极112并且直接位于p-阳极区上方，使得第一横向部分被夹在p-阳极区和阳极之间。氧化层150的第二横向部分横向地突出进入阴极132并且直接位于n⁺-阴极区上方，使得第二横向部分被夹在n⁺-阴极区130和阴极132之间。