电子功率器件制造技术

本公开的各实施例涉及一种电子功率器件。该电子功率器件包括碳化硅(SiC)的衬底，该衬底具有前表面和后表面，该前表面和后表面位于水平面中，并且沿着横向于该水平面的竖直轴线彼此相对。衬底包括有源区和边缘区，该有源区中设置有多个掺杂区域，该边缘区是非有源的，与有源区不同并且围绕有源区。至少在边缘区中，介电区域被布置在前表面上方。钝化层被布置在衬底的前表面上方，并且在边缘区中与介电区域接触。钝化层包括至少一个锚固区域，这些锚固区域在边缘区处延伸穿过介电区域的厚度，以便限定用于钝化层的机械锚固。根据本公开的电子功率器件提供了在由于热循环引起的热机械应力方面的较高的鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
电子功率器件
本公开涉及一种碳化硅(SiC)功率器件，该碳化硅功率器件具有改进的鲁棒性，尤其是关于由于热循环引起的热机械应力方面。
技术介绍
集成电子器件是已知的，例如，从碳化硅衬底开始制造的、用于电力电子应用的二极管或MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。至少部分地由于碳化硅的有利的化学物理性质，这样的器件是有利的。例如，碳化硅的带隙(bandgap)通常比硅的带隙宽，硅是电子功率器件中常用的材料。因此，即使具有相对小的厚度，碳化硅也具有比硅高的击穿电压，并且因此可以有利地用于高电压、高功率和高温的应用中。然而，由于与绝缘功能一起使用的钝化层的介电性质，先进的碳化硅功率器件的制造受到一些问题的影响。由于高的操作温度和介电刚度(dielectricrigidity)，聚酰亚胺层(即，酰亚胺单体的聚合物)通常在当前的碳化硅功率器件中用作钝化和绝缘材料，例如经由使用旋涂技术的沉积来形成。目前，该钝化层与下层碳化硅衬底(或一些其它材料层)的粘附问题限制了这种功率器件的可靠性，尤其是在热循环之后(在电测试的操作期间和在有效操作寿命期间)。特别地，由于在上述热循环之后，由热机械应力引起的钝化层的可能的分层，在反向偏置下，在功率器件的金属材料区域之间可能会发生所谓的电弧现象(electricalarchingphenomena)，从而导致相同功率器件的损坏或击穿。
技术实现思路
本公开的目的是提供一种电子功率器件，以至少部分地解决现有技术中存在的上述问题。根据本公开的电子功率器件提供了在由于热循环引起的热机械应力方面的较高的鲁棒性。在一个方面，本公开提供了一种电子功率器件，该电子功率器件包括：碳化硅(SiC)的衬底，具有前表面和后表面，所述前表面和所述后表面位于水平面中，并且沿着横向于所述水平面的竖直轴线彼此相对，所述衬底包括有源区和围绕所述有源区的非有源的边缘区，多个掺杂区域在所述有源区中从所述前表面延伸到所述衬底中；介电区域，至少在所述边缘区中在所述前表面之上；钝化层，在所述衬底的所述前表面之上，所述钝化层在所述边缘区中与所述介电区域接触，其中，所述钝化层包括至少一个锚固区域，所述至少一个锚固区域在所述边缘区处延伸穿过所述介电区域的厚度，并且所述至少一个锚固区域被配置为限定用于所述钝化层的机械锚固。在一个实施例中，所述锚固区域包括：第一部分，在所述介电区域内，并且沿着所述水平面的轴线具有第一宽度；以及第二部分，覆盖在所述第一部分上并且具有第二宽度，所述第二宽度沿着所述水平面的所述轴线小于所述第一宽度；以及第一抵接元件和第二抵接元件，在所述第一部分上并且与所述第一部分直接接触，所述第一抵接元件和所述第二抵接元件横向地布置，并且被布置在所述第二部分的相对侧上。在一个实施例中，所述第一部分被布置在所述介电区域的底层中，并且所述第一抵接元件和所述第二抵接元件是所述介电区域的顶层的、在竖直方向上介于所述锚固区域的所述第一部分与所述钝化层之间的部分。在一个实施例中，所述第一部分贯穿所述介电区域的整个厚度，并且所述第一抵接元件和所述第二抵接元件由第一上覆区域的相应端部部分和第二上覆区域的相应端部部分限定，所述第一上覆区域和所述第二上覆区域覆盖在所述介电区域上，并且在竖直方向上介于所述锚固区域的所述第一部分与所述钝化层之间。在一个实施例中，所述第一抵接元件和所述第二抵接元件包括相对于所述介电区域的材料具有化学蚀刻选择性的材料。在一个实施例中，所述介电区域由正硅酸乙酯(TEOS)制成，并且相对于所述介电区域的材料具有化学蚀刻选择性的所述材料是多晶硅。在一个实施例中，所述第二上覆区域具有与所述第二抵接元件相对的端部，所述端部朝向所述电子功率器件的外边缘水平地延伸超过所述介电区域，并且其中在所述电子功率器件的所述外边缘处，所述钝化层相对于所述介电区域横向地布置，所述钝化层的锚固部分以接触的方式介于所述第二上覆区域的所述端部与下面的材料之间。在一个实施例中，所述钝化层包括聚酰亚胺。在一个实施例中，在不存在由于所述电子功率器件的操作产生的电场线的区域中，所述锚固区域被固定到所述钝化层，并且在所述边缘区处与所述衬底的所述前表面以接触的方式联接。在一个实施例中，所述钝化层包括其它锚固区域，所述其它锚固区域在所述边缘区处延伸穿过所述介电区域的厚度，并且被共同地配置为限定用于所述钝化层的所述机械锚固。在一个实施例中，所述锚固区域在所述水平面中围绕所述有源区以连续的方式延伸。在一个实施例中，所述有源区在所述水平面中具有正方形或矩形的形状，并且所述锚固区域在所述水平面中邻近所述有源区的拐角延伸。在另一方面，本公开提供了一种用于制造电子功率器件的方法，该方法包括：在碳化硅(SiC)的衬底的边缘区处，在所述衬底的前表面上形成介电区域，所述衬底具有前表面和后表面，所述前表面和所述后表面位于水平面中，并且沿着横向于所述水平面的竖直轴线彼此相对，所述衬底包括有源区和所述边缘区，所述边缘区不是有源的，多个掺杂区域在所述有源区中从所述前表面延伸到所述衬底中；以及在所述衬底的所述前表面之上形成钝化层，并且所述钝化层在所述边缘区中与所述介电区域接触，其中，形成所述钝化层包括形成锚固区域，所述锚固区域在所述边缘区处延伸穿过所述介电区域的厚度，并且所述锚固区域被配置为限定用于所述钝化层的机械锚固。在一个实施例中，该方法包括：形成穿过所述介电区域的锚固开口，所述锚固开口沿着所述水平面的轴线具有第一宽度；以及在所述锚固开口上并且与所述锚固开口连通地形成接入窗口，所述接入窗口具有第二宽度，所述第二宽度沿着所述水平面的所述轴线小于所述第一宽度，所述接入窗口被限定在第一抵接元件与第二抵接元件之间，所述第一抵接元件和所述第二抵接元件横向地布置，并且被布置在所述接入窗口的相对侧上；其中形成所述锚固区域包括填充所述锚固开口和所述接入窗口，所述锚固区域包括形成在所述锚固开口内的第一部分和形成在所述接入窗口内的第二部分，所述第一抵接元件和所述第二抵接元件在所述第一部分上并且与所述第一部分直接接触，并且被横向地布置，并且被布置在所述第二部分的相对侧上，所述锚固区域相对于所述锚固开口机械地固定所述钝化层。在一个实施例中，形成所述锚固开口包括：通过蚀刻相对于所述介电区域的材料具有化学蚀刻选择性的材料层，在所述介电区域上方形成第一上覆区域和第二上覆区域，所述第一上覆区域和所述第二上覆区域在所述第一上覆区域与所述第二上覆区域之间限定所述接入窗口；并且通过所述接入窗口对所述介电区域执行化学蚀刻，并且蚀刻所述第一上覆区域和所述第二上覆区域的相应的端部部分，所述端部部分悬置并且突出在下面的所述锚固开口上方，所述第一上覆区域的所述端部部分和所述第二上覆区域的所述端部部分分别限定所述第一抵接元件和所述第二抵接元件。在一个实施例中，所述介电区域由正硅酸乙酯(TEOS)制成，并且相对于所述介电区域的材料具有化学蚀刻选择性的所述材料是多晶硅。在一个实施例中，形成所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子功率器件，其特征在于，包括：/n碳化硅的衬底，具有前表面和后表面，所述前表面和所述后表面位于水平面中，并且沿着横向于所述水平面的竖直轴线彼此相对，所述衬底包括有源区、以及围绕所述有源区的非有源的边缘区，多个掺杂区域在所述有源区中从所述前表面延伸到所述衬底中；/n介电区域，至少在所述边缘区中在所述前表面之上；/n钝化层，在所述衬底的所述前表面之上，所述钝化层在所述边缘区中与所述介电区域接触，/n其中，所述钝化层包括至少一个锚固区域，所述至少一个锚固区域在所述边缘区处延伸穿过所述介电区域的厚度，并且所述至少一个锚固区域被配置为限定用于所述钝化层的机械锚固。/n

【技术特征摘要】
20191002 IT 1020190000177231.一种电子功率器件，其特征在于，包括：
碳化硅的衬底，具有前表面和后表面，所述前表面和所述后表面位于水平面中，并且沿着横向于所述水平面的竖直轴线彼此相对，所述衬底包括有源区、以及围绕所述有源区的非有源的边缘区，多个掺杂区域在所述有源区中从所述前表面延伸到所述衬底中；
介电区域，至少在所述边缘区中在所述前表面之上；
钝化层，在所述衬底的所述前表面之上，所述钝化层在所述边缘区中与所述介电区域接触，
其中，所述钝化层包括至少一个锚固区域，所述至少一个锚固区域在所述边缘区处延伸穿过所述介电区域的厚度，并且所述至少一个锚固区域被配置为限定用于所述钝化层的机械锚固。


2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述锚固区域包括：
第一部分，在所述介电区域内，并且沿着所述水平面的轴线具有第一宽度；以及
第二部分，覆盖在所述第一部分上并且具有第二宽度，所述第二宽度沿着所述水平面的所述轴线小于所述第一宽度；以及
第一抵接元件和第二抵接元件，在所述第一部分上并且与所述第一部分直接接触，所述第一抵接元件和所述第二抵接元件横向地布置，并且被布置在所述第二部分的相对侧上。


3.根据权利要求2所述的器件，其特征在于，所述第一部分被布置在所述介电区域的底层中，并且所述第一抵接元件和所述第二抵接元件是所述介电区域的顶层的、在竖直方向上介于所述锚固区域的所述第一部分与所述钝化层之间的部分。


4.根据权利要求2所述的器件，其特征在于，所述第一部分贯穿所述介电区域的整个厚度，并且所述第一抵接元件和所述第二抵接元件由第一上覆区域的相应端部部分和第二上覆区域的相应端部部分限定，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·拉斯库纳，C·基布阿罗，A·瓜尔内拉，M·G·萨吉奥，F·利齐奥，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：新型
国别省市：意大利;IT