涉及一种基于在绝缘衬底(5)或本征的半导体衬底上的横向半导体层(3，4)的场效应功率晶体管(1)的金属化结构。所述横向半导体层(3，4)具有不同的带间隔，使得在所述横向半导体层的半导体边界层(6)中能够形成二维电子气。在源极电极接触面(7)与漏极电极接触面(8)之间或在源极(S)与漏极(D)之间施加电压的情况下电流能够流过横向半导体边界层(6)。能够通过栅极电极接触面(9)借助于栅极电压控制在源极电极接触面(7)与漏极电极接触面(8)之间的通道区域中的电流强度。
【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种基于在绝缘衬底或本征或掺杂半导体衬底上的横向半导体层场效应功率晶体管的金属化结构。所述横向半导体层如此具有不同的带间隔，使得在所述横向半导体层的半导体边界层中能够形成二维电子气，所述二维电子气在源极电极接触面与漏极电极接触面之间使电流在施加电压在源极电极金属化结构与漏极电极金属化结构之间的情况下基于二维电子气能够流过横向半导体边界层。在源极电极接触面与漏极电极接触面之间的通道区域中的电流强度通过栅极电极接触面借助于栅极电压和作用的场效应来控制。
技术介绍
在源极电极接触面、漏极电极接触面和栅极电极接触面上施加多层金属化结构，其中最上的功率金属化结构仅仅在源极电极接触面和漏极电极接触面上是需要的，所述源极电极接触面和漏极电极接触面然而相互间隔并且齿形地相互啮合，而齿无需接触。相互啮合和相互间隔的齿也称为接触爪并且在常规场效应功率晶体管中具有矩形轮廓，其中栅极电极接触面的条形金属化结构在源极电极接触面的金属化结构之下并且通过绝缘层与之绝缘地布置。具有矩形接触爪或齿的这样的金属化结构由文献US 7，550, 821 B2已知。延伸的接触爪的缺点在于，电流密度由接触爪底直至接触爪尖减小，从而在接触爪底的区域中的宽度限制源极电极接触面和漏极电极接触面的金属化结构的最大电流密度，而矩形接触爪尖的宽度是超尺寸的。
技术实现思路
本专利技术基本目的在于，实现一种场效应功率晶体管的金属化结构，该金属化结构利用半导体芯片的表面，使得功率金属化结构直至源极电极和漏极电极的金属化结构的接触爪尖在避免电子迀移的情况下允许改善的电流密度分布。该目的以独立权利要求1的内容实现。有利的改进由从属权利要求给出。本专利技术的一个实施方式具有一种基于在绝缘衬底或本征半导体衬底上的横向半导体层场效应功率晶体管的金属化结构。所述横向半导体层具有不同的带间隔，使得在所述横向半导体层的半导体边界层中能够形成二维电子气。在源极电极接触面与漏极电极接触面之间或在源极电极与漏极电极之间施加电压的情况下电流能够流过横向半导体边界层。在源极电极接触面与漏极电极接触面之间的通道区域中的电流强度通过栅极电极接触面借助于栅极电压控制。源极电极接触面、漏极电极接触面和栅极电极接触面在半导体层的半导体表面上的金属化结构具有多个金属化层，在这多个金属化层之间沿横向布置绝缘层。金属化层不仅对于源极电极金属化结构而且对于漏极电极金属化结构具有包括接触爪的梳状结构。源极电极金属化结构和漏极电极金属化结构的接触爪间隔地相互啮合。每个接触爪具有接触爪底和接触爪尖。接触爪底的宽度在此大于接触爪尖的宽度。场效应功率晶体管的金属化结构的优点在于多层金属化层，该多层金属化层可以优化如下:作为最外的功率金属化层应用耐腐蚀的材料，而对于布置在其下并且由环境保护的金属化层如例如场板金属化可以应用如下金属化层，该金属化层具有优化的导电能力和由金属层到金属层的最小接触电阻，而无需使用自身腐蚀保护装置。除此之外可以设有用于到半导体层的优化过渡的金属化材料，而无需考虑与场效应功率晶体管的外部环境的可能的反应。另一优点在于不仅对于源极电极接触面、漏极电极接触面而且栅极电极接触面的金属化在此使用的梳状结构的几何结构。通过金属化层匹配于源极电极接触面、漏极电极接触面的结构和轮廓，其中接触爪底的宽度大于接触爪尖的宽度，并且省去金属化结构在以常规的平行延伸的梳状结构形式的半导体层上的平行引导，可以附加地确保:避免在各个金属接触层之间的电子迀移。此外可以通过在接触底区域中几微米的宽度和朝接触爪尖不断减小的宽度的逐渐尖锐的接触爪使得金属化的电流负载均匀化。附加地通过导入小角度伽马需要的面积相比于常规梳状结果的常规矩形爪设计保持几乎不变。假如晶体管结构通过强力金属设计规则限制，那么可以通过接触面大小的变化甚至实现面积更易协调的晶体管。在本专利技术的一个实施方式中，接触爪在接触爪尖的区域中的宽度趋向于零，其中源极电极金属化结构和漏极电极金属化结构的接触爪具有等边三角形，所述等边三角形具有相对于底边的顶角γ，该顶角为0°彡Y彡3°之间，优选为0.1°彡Y彡1.5°之间，特别优选为0.1° ^ γ ^Ξ0.5°之间。对此接触爪底视为底边。在接触爪尖的区域中极其尖锐的角能实现对于按照本专利技术的梳状结构的相互啮合的接触爪延伸的细长的结构。在此所述底边可以满足30 μπι彡c彡40 μπι之间、优选c = 36 μπι的底边宽C。为此源极电极金属化结构和漏极电极金属化结构可以如此布置，使得在源极电极金属化结构的两个三角形接触爪的接触爪底的区域中设置漏极电极金属化结构的三角形接触爪的接触爪尖，并且反之亦然。在本专利技术的另一实施方式中设置，多个金属化层首先具有在用于第一绝缘层的源极电极、漏极电极和栅极电极的相应的第一接触窗口中在半导体表面上的第一选择性接触层。在该第一接触层上布置另一所谓的欧姆接触层。对于第一选择性接触层通过接触窗在第一绝缘层中选择地构造，而欧姆接触层首先全面地沉积在第一绝缘层上并且紧接着选择性地构造，以便提供几何结构方面匹配于第一接触层的欧姆接触层。这样的欧姆接触层设有如下材料，该材料具有高度导电能力以及对于布置在其下的第一选择性接触层的最小接触电阻。在此应用欧姆接触金属化和栅极电极金属化结构。栅极电极金属化结构必须可以仅仅承载再充电流，该再充电流可以在没有强力金属化的情况下实现。对于引导功率的漏极电极金属化结构和源极电极金属化结构需要另外的金属化层。在源极电极金属化结构和漏极电极金属化结构的相应欧姆接触层上在第二绝缘层的相应的第二接触窗口中设有场板金属化层，该场板金属化层平面地在第二绝缘层上延伸并且覆盖第二绝缘层的第二接触窗口的面积的多倍。第二接触窗口的平面面积本质上与第一绝缘层的第一接触窗口没有区别，而特别是源极电极金属化结构的场板金属化层悬置第二接触窗，使得源极电极金属化结构的场板金属化层完全重叠栅极电极金属化结构。这具有的优点在于，在朝漏极侧方向的栅极边棱上的高电场大幅减小。通过安装该场板可以确保对该构件的寿命和可靠性要求。场板金属化层优选由铜合金构成。为了优化该屏蔽作用，优选地场板金属化层由铜合金构成。即使其增大的面积扩展，源极电极金属化结构的场板金属化层与漏极电极金属化结构的场板金属化层均匀地间隔并且平面地相互啮合地根据源极电极接触面和漏极电极接触面的结构布置。为此必须遵循如下最小间隔，该最小间隔用于:在源极与漏极电极金属化结构之间的电场不太高，以便可以确保该电子构件的寿命和可靠性要求。如果所述间隔太小地选择，那么可以已经在需要的寿命内导致在应用的绝缘层中的电弧或击穿/短路。在本专利技术的另一实施方式中，源极电极金属化结构和漏极电极金属化结构的多个金属化层在第三绝缘层的相应的第三接触窗口中相应的场板金属化层上具有源极电极接触面和漏极电极接触面的功率金属化层，所述功率金属化层平面地在第三绝缘层上延伸并且覆盖第三绝缘层的第三接触窗口的面积的多倍。而且对于源极电极金属化结构和漏极电极金属化结构的功率金属化层首先第三接触窗口的面积大小等于第二和第一接触窗口，从而源极电极金属化结构和漏极电极金属化结构的第一、第二和第三接触窗口具有相同大小的梳状和爪结构。因为功率金属化结构必须接收在源极电极与漏本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于在绝缘衬底(5)或本征或掺杂半导体衬底上的横向半导体层(3，4)的场效应功率晶体管(1)的金属化结构，其中所述横向半导体层(3，4)具有不同的带间隔，使得在所述横向半导体层的半导体边界层(6)中能够形成二维电子气，所述二维电子气在源极电极接触面(7)与漏极电极接触面(8)之间、在将电压施加在源极(S)与漏极(D)之间的情况下能够流过所述横向半导体的边界层，其中能够通过栅极电极接触面(9)借助于栅极电压来控制在所述源极电极接触面(7)与所述漏极电极接触面(8)之间的通道区域中的电流强度，其中在所述半导体层(3，4)的半导体表面(10)上的所述源极电极接触面(7)、所述漏极电极接触面(8)和所述栅极电极接触面(9)的金属化结构具有多个金属化层，在所述多个金属化层之间在横向方向上布置绝缘层，其特征在于，不仅针对源极电极金属化结构(7)还针对漏极电极金属化结构(8)中的一个，所述金属化层具有带有接触爪(12)的梳状结构(11)，其中所述源极电极金属化结构(7)和所述漏极电极金属化结构(8)的所述接触爪(12)相互间隔地啮合并且每个接触爪(12)具有接触爪底(13)和接触爪尖(14)，其中所述接触爪底(13)的宽度(b)大于所述接触爪尖(14)的宽度。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：G·普雷科托，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT
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