半导体功率器件和半导体功率器件的制备方法与流程

本发明涉及半导体功率器件，尤其是涉及一种半导体功率器件和半导体功率器件的制备方法。

背景技术：

1、近年来，sic(碳化硅)功率器件的出现大大提升了半导体功率器件的性能，与si器件相比，sic功率器件可以有效实现电力系统的高效率、小型化和轻量化，以ipm(intelligent power module，智能功率模块)为例，采用sic功率器件能使其模块体积可缩小至si功率器件中模块体积的1/3-2/3，使得线宽朝越来越小的趋势发展。而沟槽型mos(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，金氧半场效晶体管)器件具有集成度高、导通电阻低、开关速度快、开关损耗小的特点，已经在低压和中高压应用领域全面替代平面式功率mos器件，成为功率mos器件的主流。

2、在现有技术中，在小线宽功率器件中，普通的sic沟槽式mos器件存在着栅极-源极漏电现象，以及顶层金属覆盖导致的台阶现象，严重时会引起封装失效等问题。因此，如何减小mos晶体管沟槽两侧栅源漏电现象和避免金属层封装失效成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种半导体功率器件，能降低栅源漏电风险，提升半导体功率器件的可靠性，有效改善半导体功率器件表面出现的台阶现象，避免出现因封装接触不良导致的器件失效问题。

2、本发明的另一个目的在于提出一种半导体功率器件的制备方法。

3、为了达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的半导体功率器件，包括：衬底层；

4、所述衬底层中形成有有源区；所述衬底层的上表面形成有栅极，所述栅极位于所述有源区的一侧；层间介质层，所述层间介质层覆盖所述衬底层和所述栅极；在所述层间介质层和所述衬底层对应所述有源区的位置形成有沟槽接触孔，所述沟槽接触孔贯穿所述层间介质层并连通至所述有源区；用于阻挡金属离子扩散至所述有源区侧面的侧墙层，所述侧墙层设置在所述沟槽接触孔的侧壁并连接至所述有源区上表面；金属层，所述金属层覆盖所述层间介质层并填充所述沟槽接触孔。

5、根据本发明实施例提出的半导体功率器件，通过在层间介质层和衬底层对应有源区的位置形成有贯穿层间介质层并连通至有源区的沟槽接触孔，并在沟槽接触孔的侧壁上制备侧墙层以用于阻挡金属离子扩散至有源区侧面，能有效隔绝有源区和金属层，进而降低栅源漏电风险，提升半导体功率器件的可靠性。以及，通过设置侧墙层还能使得沟槽接触孔形成底面小、开口处大的形状，因此在制备侧墙层的基础上制备金属层时，也能使得形成的金属层更加平滑，减小半导体功率器件表面的粗糙度，进而能够有效改善半导体功率器件表面出现的台阶现象，避免出现因封装接触不良导致的器件失效问题。

6、在本发明的一些实施例中，所述侧墙层为惰性金属层。其中，惰性金属层的化学性质稳定，不容易被氧化，可以阻止金属离子向有源区侧壁扩散，能够有效降低栅源漏电风险，进而提升半导体功率器件的可靠性。

7、在本发明的一些实施例中，所述惰性金属层包括钨层、钼层和铋层中的一种。

8、在本发明的一些实施例中，在垂直于所述层间介质层的方向上，所述侧墙层的高度h满足：h1≤h≤h2，其中，所述h1为从所述有源层上表面到与所述衬底层的上表面平齐的高度，所述h2为从所述有源层的上表面到与所述层间介质层的上表面平齐的高度。其中，通过设置侧墙层的高度h满足：h1≤h≤h2，能实现侧墙层覆盖整个有源区的侧壁，进而有效阻止金属离子扩散至向有源区的侧壁，实现提升半导体功率器件的可靠性，以及，设置侧墙层的高度h为较小值时，还能节省材料降低成本。

9、在本发明的一些实施例中，所述沟槽接触孔的侧壁与所述衬底层的夹角θ满足50°≤θ≤90°。其中，设置沟槽接触孔的侧壁与衬底层1的夹角θ满足50°≤θ＜90°时，使得在制备淀积完成金属层后，不容易在半导体功率器件表面形成台阶，降低后期封装引线连接所导致的失效风险，进而能够降低功率器件的导通电阻和开关损耗。以及，设置沟槽接触孔的侧壁与衬底层1的夹角θ等于90°时，在制备有侧墙层的基础上沉积金属层时，也能使得制备完成的金属层更加平滑，能减小半导体功率器件表面的粗糙度，能够有效改善半导体功率器件表面出现的台阶现象，避免出现因封装接触不良导致的器件失效问题。

10、在本发明的一些实施例中，在所述有源区的上表面形成有欧姆接触层，所述欧姆接触层与所述侧墙层连接。

11、在本发明的一些实施例中，所述金属层包括第一金属层和第二金属层，所述第二金属层位于所述第一金属层的上面。

12、为了达到上述目的，本发明第二方面实施例提出的半导体功率器件的制备方法，包括：在衬底层中形成有源区；在所述衬底层的上表面且在所述有源区的一侧形成栅极；在所述衬底层和所述栅极上形成中间介质层；在所述中间介质层和所述衬底层对应所述有源区的位置形成所述有源区的沟槽接触孔；在所述沟槽接触孔的侧壁形成用于阻挡金属离子扩散至所述有源区侧面的侧墙层；在具有所述侧墙层的衬底层上覆盖金属层。

13、根据本发明实施例提出的半导体功率器件的制备方法，通过在层间介质层和衬底层对应有源区的位置制备有贯穿层间介质层并连通至有源区的沟槽接触孔，并在沟槽接触孔的侧壁上制备侧墙层以用于阻挡金属离子扩散至有源区侧面，能有效隔绝有源区和金属层，进而降低栅源漏电风险，提升半导体功率器件的可靠性。以及，在制备侧墙层的基础上制备金属层时，也能使得形成的金属层更加平滑，减小半导体功率器件表面的粗糙度，进而能够有效改善半导体功率器件表面出现的台阶现象，避免出现因封装接触不良导致的器件失效问题。

14、在本发明的一些实施例中，在所述沟槽接触孔的侧壁形成用于阻挡金属离子扩散至所述有源区侧面的侧墙层，包括：在所述沟槽接触孔的侧壁上溅射预设厚度的惰性金属以形成所述侧墙层。

15、在本发明的一些实施例中，在所述沟槽接触孔的侧壁上溅射预设厚度的惰性金属以形成所述侧墙层，包括：在所述沟槽接触孔的侧壁上溅射预设厚度的钨、钼和铋中的一种金属，以形成所述侧墙层。

16、在本发明的一些实施例中，在所述沟槽接触孔的侧壁上溅射预设厚度的惰性金属以形成所述侧墙层，包括：在垂直于所述层间介质层的方向上，所述侧墙层的高度h满足：h1≤h≤h2，所述h1为从所述有源层上表面到与所述衬底层的上表面平齐的高度，所述h2为从所述有源层的上表面到与所述层间介质层的上表面平齐的高度。

17、在本发明的一些实施例中，在所述中间介质层和所述衬底层对应所述有源区的位置形成所述有源区的沟槽接触孔，包括：在所述中间介质层对应所述有源区的位置进行蚀刻，以形成贯穿所述中间介质层的开孔，继续对所述衬底层进行蚀刻以在所述衬底层上形成连通所述有源区的沟槽，所述沟槽和所述开孔构成所述有源区的沟槽接触孔；其中，所述沟槽接触孔的侧壁与所述衬底层的夹角θ满足50°≤θ≤90°。

18、在本发明的一些实施例中，在在所述中间介质层和所述衬底层对应所述有源区的位置形成所述有源区的沟槽接触孔之后，所述制备方法还包括：在所述有源区的上表面溅射金属以形成欧姆接触层，其中，所述欧姆接触层与所述侧墙层连接。

19、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。