半导体器件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及半导体技术领域，提供一种半导体器件及其制备方法，其中，该半导体器件包括：第一导电类型的衬底；第二导电类型的第一半导体层，形成在衬底上，第二导电类型与第一导电类型相反；多个不连续的第一绝缘凸起，形成在第一半导体层上；第一金属电极层，形成在多个不连续的第一绝缘凸起上。通过若干不连续的第一绝缘凸起，使得第一金属电极层相对于衬底为凹凸结构，当垂直压接力施加在第一金属电极层表面时，由于凸起的存在使得第一金属电极层产生横向形变，进而通过第一金属电极层的横向形变分散部分压接力，以减少作用在第一半导体层以及衬底上的压接力，缓解垂直压力对器件造成的应力损伤。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其制备方法
本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种半导体器件及其制备方法。
技术介绍
半导体器件，是利用半导体材料特殊电特性来完成特定功能的电子器件，可用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换。其应用及其广泛，从消费领域的电子制造业(包含电脑、数码产品、白色家电等)到工业控制类(电力设备、轨道交通、电动汽车、光伏等)领域几乎全部适用。半导体器件的封装模式主要有焊接和压接两种，其中，在长时间工作或环境老化条件下，焊接封装容易造成焊接部分热应力过分集中，导致功率半导体器件容易退化失效；而压接封装是采用电气功率端子与半导体器件弹力压接的方式实现耐久性电接触，从而规避热应力积聚。因此，在半导体器件中常采用压接封装的模式进行封装。具体地，如图1所示，半导体器件包括器件本体1(其中，器件本体包括衬底，以及与衬底导电类型相反的半导体层)，以及分别设置在器件本体1两侧的金属层2，以用作功率半导体器件的电极。在压接封装时，对半导体器件的电极施加垂直压接力，实现半导体器件与电气功率端子的电接触。然而，如图2所示，专利技术人在研究过程中发现，由于图1中的金属层平行设置在器件本体1的表面，垂直压接力通过金属层全部作用在器件本体上，而随着压接力的增大，半导体器件的导通电压逐渐下降，使得器件所承受的电压和实际导通电流之间的不均衡，引起热量集中分布，造成压力对半导体器件的应力损伤。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种半导体器件及其制备方法，以解决现有半导体器件的结构所导致的应力损伤的问题。本专利技术实施例第一方面提供了一种半导体器件，包括：第一导电类型的衬底；第二导电类型的第一半导体层，形成在所述衬底上，所述第二导电类型与所述第一导电类型相反；多个不连续的第一绝缘凸起，形成在所述第一半导体层上；第一金属电极层，形成在所述多个不连续的第一绝缘凸起上。可选地，所述第一绝缘凸起的高度为-50μm，相邻两个所述第一绝缘凸起之间的间距为1μm-100μm。可选地，所述第一金属电极层的厚度为1μm-100μm。可选地，所述第一绝缘凸起的材料为二氧化硅、硼磷硅玻璃、磷硅玻璃、无掺杂硅玻璃、氮化硅或氮氧化硅中的一种。可选地，所述第一金属层包括至少一层金属层。可选地，所述第一金属层的材料为铝、钛、镍、银或铜中的至少一种。可选地，还包括：具有所述第一导电类型的第二半导体层，形成在所述衬底的另一表面上；多个不连续的第二绝缘凸起，形成在所述第二半导体层上；第二金属电极层，形成在所述多个不连续的第二绝缘凸起上。可选地，所述半导体器件为绝缘栅双极晶体管、快恢复二极管或栅极控制晶体管。本专利技术实施例第二方面还提供了一种半导体器件的制备方法，包括：在第一导电类型的衬底上形成第二导电类型的第一半导体层；其中，所述第一导电类型与所述第二导电类型相反；在所述第一半导体层上形成多个不连续的第一绝缘凸起；在所述多个不连续的第一绝缘凸起上形成第一金属电极层。可选地，所述在所述第一半导体层上形成多个不连续的第一绝缘凸起包括：在所述第一半导体层上形成绝缘层；对所述介质层进行图案化去除掉一部分所述介质层暴露出所述第一半导体层表面，以形成所述多个不连续的第一绝缘凸起。可选地，所述第一绝缘凸起的高度为-50μm，相邻两个所述第一绝缘凸起之间的间距为1μm-100μm。可选地，所述第一金属电极层的厚度为1μm-100μm。可选地，还包括：在所述衬底的另一表面形成具有所述第一导电类型的第二半导体层；在所述第二半导体层上形成多个不连续的第二绝缘凸起；在所述多个不连续的第二绝缘凸起上形成第二金属电极层。本专利技术技术方案，具有如下优点：1.本专利技术实施例提供的半导体器件，通过若干不连续的第一绝缘凸起，使得第一金属电极层相对于衬底为凹凸结构，当垂直压接力施加在第一金属电极层表面时，由于凸起的存在使得第一金属电极层产生横向形变，进而通过第一金属电极层的横向形变分散部分压接力，以减少作用在第一半导体层以及衬底上的压接力，缓解垂直压力对器件造成的应力损伤，从而避免器件由于压力或热应力而烧毁，提高器件工作稳定性。2.本专利技术实施例提供的半导体器件，通过设置第一绝缘凸起的高度以及相邻两个第一绝缘凸起之间的间距，能够保证所形成的半导体器件的正向压降随压力的最大衰减比率可以下降3％。3.本专利技术实施例提供的半导体器件，通过第一金属电极层的厚度缓解作用在器件上的垂直压力，即利用第一金属层自身的横向形变分散部分压力，以减少作用的器件上的压力，避免应力损伤。4.本专利技术实施例提供的半导体器件，采用绝缘材料形成第一绝缘凸起，以保证该第一绝缘凸起同时具有钝化层的作用，提高该半导体器件的工作稳定性。5.本专利技术实施例提供的半导体器件，在衬底的另一侧形成多个不连续的第二绝缘凸起，该第二绝缘凸起与第一绝缘凸起的作用相同，用于缓解该半导体器件的应力损伤，提高器件的工作稳定性。6.本专利技术实施例提供的半导体器件的制备方法，通过在第一半导体层上形成多个不连续的第一绝缘凸起，使得第一金属电极层相对于衬底为凹凸结构，当垂直压接力施加在第一金属电极层表面时，由于凸起的存在使得第一金属电极层产生横向形变，进而通过第一金属电极层的横向形变分散部分压接力，以减少作用在第一半导体层以及衬底上的压接力，缓解垂直压力对器件造成的应力损伤，从而避免器件由于压力或热应力而烧毁，提高器件工作稳定性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中半导体器件的结构示意图；图2为半导体器件的所受压力与正向压降之间的关系；图3为本专利技术实施例中半导体器件的结构示意图；图4为本专利技术实施例中第一绝缘凸起的在第一半导体层上的投影图；图5为本专利技术实施例中半导体器件的另一结构示意图；图6为本专利技术实施例中半导体器件的另一结构示意图；图7为本专利技术实施例中半导体器件的另一结构示意图；图8为本专利技术实施例中半导体器件的制备工艺流程图；图9a至图9d为本专利技术实施例中半导体器件的制备结构图；图10a至图10b为本专利技术实施例中第一绝缘凸起的制备结构图；图11a至图11c为本专利技术实施例中半导体器件的制备结构图；图12a至图12c为本专利技术实施例中半导体器件的制备结构图；附图标记：110、210-衬底；120、220-第一半导体层；130、230-第二半导体层；140、240介质层；141、241-第一绝缘凸起；242-第二绝缘凸起；150、250-第一金属电极层；160、260-第二金属电极层；301-晶圆耐压层(N型)；302-晶圆N型缓冲层；303-晶圆P型注入区；304-晶圆N型注入区；305-晶圆背面P型注入区；306-注入氧化层；307-多晶硅；308-氧化层；309-介质层；310-正面电极；311-背面电极。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：第一导电类型的衬底；第二导电类型的第一半导体层，形成在所述衬底上，所述第二导电类型与所述第一导电类型相反；多个不连续的第一绝缘凸起，形成在所述第一半导体层上；第一金属电极层，形成在所述多个不连续的第一绝缘凸起上。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：第一导电类型的衬底；第二导电类型的第一半导体层，形成在所述衬底上，所述第二导电类型与所述第一导电类型相反；多个不连续的第一绝缘凸起，形成在所述第一半导体层上；第一金属电极层，形成在所述多个不连续的第一绝缘凸起上。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一绝缘凸起的高度为相邻两个所述第一绝缘凸起之间的间距为1μm-100μm。3.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一金属电极层的厚度为1μm-100μm。4.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一绝缘凸起的材料为二氧化硅、硼磷硅玻璃、磷硅玻璃、无掺杂硅玻璃、氮化硅或氮氧化硅中的一种。5.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一金属层包括至少一层金属层。6.根据权利要求5所述的半导体器件，其特征在于，所述第一金属层的材料为铝、钛、镍、银或铜中的至少一种。7.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，还包括：具有所述第一导电类型的第二半导体层，形成在所述衬底的另一表面上；多个不连续的第二绝缘凸起，形成在所述第二半导体层上；第二金属电极层，形成在所述多个不连续的第二绝缘凸起上。8.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘钺杨，金锐，和峰，董少华，刘江，冷国庆，温家良，吴军民，潘艳，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11