半导体器件、功率半导体器件及加工半导体器件的方法
【技术领域】
[0001] 各个实施例总体设及半导体器件、功率半导体器件及加工半导体器件的方法。
【背景技术】
[0002] 通常，在半导体技术中加工半导体基板、半导体晶片或其他合适载体，W形成集成 电路或基于至少一个集成电路结构的半导体器件。半导体晶片可用于在晶片表面加工多个 集成电路，并且在加工之后，可将晶片切片W由晶片提供多个忍模(die)或忍片。最后，从晶 片单一化出来的忍模或忍片(称为裸忍模或裸忍片)可在封装工艺中封装，其中忍模或忍片 可封包在支撑材料中或壳体中，W防止例如物理损伤和/或腐蚀。壳体(也称为封装或外壳） 还可支撑用于将器件连接至例如电路板的电连接部件。通常，忍模或忍片包括用于控制或 操作集成电路的金属化部分。集成电路结构的端子(例如场效应晶体管的源极端子、漏极端 子和/或栅极端子，或者双极晶体管的发射极端子、集电极端子和/或基极端子，或者二极管 的端子)可由金属化部分接触，W控制或操作集成电路结构。金属化部分可包括前侧金属化 部分和/或后侧金属化部分。此外，金属化部分可包括图案化金属或图案化金属材料(通常 在铜技术或侣技术中提供），该图案化金属或图案化金属材料可提供一个或多个电触头(接 触焊盘)和引线。此外，金属化部分可与单个集成电路结构（例如晶体管或二极管）电接触。 可替换地，金属化部分可与忍片的多个集成电路结构(例如多个晶体管或多个二极管）电接 触，其中金属化部分由于特定的引线结构而可支持或可提供忍片的功能。
【发明内容】
[0003] 根据各个实施例，半导体器件可包括:形成于半导体器件表面的层堆叠，该层堆叠 包括:包括第一金属或金属合金的金属化层;覆盖金属化层的保护层，该保护层包括第二金 属或金属合金，其中第二金属或金属合金比第一金属或金属合金的贵金属性更低的金属或 金属合金。
【附图说明】
[0004] 附图中，相似参考符号在所有不同的视图中总体指代相同部件。附图并非必然按 比例绘制，相反，总体着重于示出本发明的原理。在下文描述中，参照附图描述本发明的各 个实施例，附图中：
[0005] 图1AW示意性截面图示出了根据各个实施例的半导体器件；
[0006] 图1B和图1C分别W示意性截面图示出了根据各个实施例的半导体器件；
[0007] 图2A和图2B分别W示意性截面图示出了根据各个实施例的半导体器件；
[000引图3A和图3B分别W示意性截面图示出了根据各个实施例的半导体器件；
[0009]图4W示意性截面图示出了根据各个实施例的半导体器件；
[0010]图5W示意性截面图示出了根据各个实施例的半导体器件；
[OOW 图64从示意性流程图示出了根据各个实施例的用于力旺半导体器件的方法；
[0012] 图6BW示意性流程图示出了根据各个实施例的用于加工半导体器件的方法;并且
[0013] 图7A至图7EW示意性截面图示出了处于根据各个实施例的加工过程中各个阶段 的半导体器件。
【具体实施方式】
[0014] 下文详细描述参照附图，附图W示意的方式示出了可实施本发明的特定细节和实 施例。
[0015] 本文使用的词语"示例性"是指"用作实例、例子或示意"。本文描述为"示例性"的 任何实施例或设计并非必要地解释为相对于其他实施例或设计而言是优选的或有利的。
[0016] 对形成在侧部或表面"之上"的沉积材料使用的词语"在…之上"在本文中可用于 意味着沉积的材料可"直接在"暗指的侧部或表面"上"形成，例如直接接触。对形成在侧部 或表面"之上"的沉积材料使用的词语巧…之上"在本文中可用于意味着沉积的材料可"间 接在"暗指的侧部或表面"上"形成，其中在暗指的侧部或表面与沉积的材料之间布置有一 个或多个其他层。
[0017] 对相对于载体(例如基板、晶片或半导体工件之上或之中或"横向"邻近的方式 设置的结构(或结构元件）的"横向"延伸部使用的术语"横向"在本文中可用于意味着沿着 载体表面的延伸或定位关系。运意味着，载体的表面(例如基板表面、晶片表面、或工件表 面)可用作参照，通常称为主加工表面。此外，对结构(或结构元件)的"宽度"使用的术语"宽 度"在本文中可用于意味着结构的横向延伸。此外，对结构(或结构元件)的高度使用的术语 "高度"在本文中可用于意味着结构沿着垂直于载体表面(例如垂直于载体的主加工表面） 的方向的延伸。对层的"厚度"使用的术语"厚度"在本文中可用于意味着层的与层在其上沉 积的支撑部(材料或材料结构）的表面垂直的空间延伸。如果支撑部的表面平行于载体的表 面(例如平行于主加工表面），则沉积在支撑部表面上的层的"厚度"可与层的高度相同。此 外，"竖直"结构可指代沿着与横向方向垂直(例如与载体的主加工表面垂直)的方向延伸的 结构，而"竖直"延伸可指代沿着与横向方向垂直的方向的延伸(例如与载体的主加工表面 垂直的延伸）。
[0018] 根据各个实施例，载体(例如基板、晶片或工件)可由各种类型的半导体材料制成 或包括各种类型的半导体材料，包括例如娃、错、虹至V族或其他类型(包括例如聚合物）， 然而在其他实施例中，也可使用其他合适的材料。在实施例中，载体由娃(渗杂或未渗杂)制 成，而在可替换实施例中，载体为绝缘体上娃(SOI)晶片。作为替换，可对载体使用任何其他 合适的半导体材料，例如半导体化合物材料(诸如神化嫁(GaAs)、憐化铜（InP))、任何合适 的Ξ元半导体化合物材料或四元半导体化合物材料(诸如铜嫁神化物(InGaAs))。根据各个 实施例，载体可为薄的或超薄的基板或晶片，例如厚度在几微米到几十微米的范围内，例如 在大约5μπι到大约50WI1的范围内，例如厚度小于大约lOOwn或小于大约50μπι。根据各个实施 例，载体可包括SiC(碳化娃)或者可为碳化娃载体、碳化娃基板、碳化娃晶片或碳化娃工件。 碳化娃可为例如η型渗杂(例如使用氮)并且可用于制造功率器件。
[0019] 对"功率'器件、"功率'集成电路结构或"功率'金属化部分W及"功率'集成电路、 "功率"晶体管、"功率"二极管和类似使用的术语"功率"在本文中可用于意味着，器件、电路 结构或金属化部分可配置成:处理高电流，例如大于大约1Α、2Α、5Α或10Α的电力路，或处于 大约ΙΑ至大约lOOOA范围内的电流或者甚至超过大约lOOOA的电流;或者处理高电压，例如 大于20V、30V、50V或100V的电压，或者处于大约20V至大约lOkV的电压或者甚至大于大约 lOkV的电压。根据各个实施例，功率器件可作为交换机或整流器来操作。此外，功率器件可 W能够承载高电流并且可具有高的反向阻断电压(例如反向阻断电压可大于大约20V、30V、 100V或1000V，或者甚至大于大约1000W)。
[0020] 根据各个实施例，功率金属化部分的用于接触功率半导体器件（例如用于接触功 率晶体管或功率二极管）的单个金属线或接触焊盘可W能够传送大于大约1A、2A、5A或10A 的电流。根据各个实施例，在功率金属化部分的制造或设计中，应当考虑多个方面，例如电 迁移、热消散和热稳定性。
[0021] 如本文所参照的半导体器件、半导体功率器件或集成电路结构可为或者可包括W 下中的至少一个:两端子器件，例如二极管(PIN二极管或肖特基二极管，例如SiC肖特基二 极管）；和/或Ξ端子器件，例如功率M0SFET (金属氧化物半导体场效应晶体管）、JFET (面结 型栅极场效应晶体管）（例如SiC巧ET)、晶闽管(例如金属氧化物半导体(M0S)技术中的）、 IGBT(绝缘栅双极晶体管)和类似。此外，本文参照的半导体器件、半导体功率器件或集成电 路结构可为或者可包括例如具有四个或多于四个端子的任何其他合适的多端子器件，例如 发射机设备、接收机设备、收发器设备、RF(射频)交换机和类似。
[0022] 如本文参照的封装或部分封装的集成电路结构也可理解为封包。根据各个实施 例，例如半导体功率器件的半导体器件可包括至少一个集成电路结构，例如一个或多个封 装或包封的集成电路结构。封装或包封可用于:将集成电路结构(或半导体器件)连接至外 部电路，用于消散由集成电路（由半导体器件)产生的热；和/或保护集成电路结构（半导体 器件)免受外部影响（例如湿气、灰尘或物理损伤）。通常使用的功率半导体封装可为TO(晶 体管轮廓)封装(例如T0-220、T0-247、T0-262或T0-3)。
[0023] 根据各个实施例，可在半导体加工中应用触头金属化工艺，W提供用于半导体器 件的电触头(换言之为接触焊盘），运些电触头可能对于操作半导体器件而言是必要的。触 头金属化部分(例如欧姆触头或欧姆触头金属化，例如肖特基触头)可与设置在载体上和/ 或中的至少一个集成电路结构直接物理接触，例如与晶体管的端子或者与二极管的端子直 接物理接触。根据各个实施例，触头金属化工艺可包括至少一个层化工艺和/或至少一个图 案化工艺。根据各个实施例，触头金属化工艺可包括沉积电介质材料层（也称为电介质夹 层，例如低-k电介质材料，例如非渗杂娃酸盐玻璃和类似），在期望的位置形成接触孔(例如 使用图案化工艺）W及借助于层化工艺使用至少一种导电材料(例如金属（例如侣、铜、鹤、 铁、钢、金和类似）、金属材料(例如氮化铁、销娃化物、铁娃化物、鹤娃化物、钢娃化物和类 似）中的至少一个）、导电娃(例如导电聚合娃）、W及金属合金(例如侣-娃合金、侣-铜合金、 侣-娃-铜合金、儀、铁-鹤合金和类似)填充接触孔。
[0024] 此外，根据各个实施例，金属化工艺可应用于在可触头金属化部分之后产生具有 一个金属层的单层级金属化部分或者包括多个金属层的多层级金属化部分。根据各个实施 例，金属化工艺可包括至少一个层化工艺并且可包括用于对沉积层进行图案化的至少一个 图案化工艺，W提供期望的引线结构。
[0025] 此外，根据各个实施例，金属化工艺可包括形成额外的层，例如作为屏障（例如包 括钢、销娃化物、铁娃化物、鹤娃化物、钢娃化物、棚化物和类似中的至少一个），或者作为粘 附促进剂(例如包括销娃化物、铁娃化物、鹤娃化物、钢娃化物和类似中的至少一个）。此外， 根据各个实施例，娃化物的形成可为自调整的。根据各个实施例，类金属可包括棚、娃、错、