用于半导体器件的钝化结构化和镀覆制造技术

公开了用于半导体器件的钝化结构化和镀覆。在此描述了一种方法和通过该方法生产的功率半导体器件。方法包括：在半导体衬底上形成结构化的金属化层；在结构化的金属化层上形成保护层；在结构化的金属化层上形成第一钝化，其中保护层被插入在第一钝化和结构化的金属化层之间；对第一钝化进行结构化以暴露保护层的一个或多个区；移除保护层的一个或多个被暴露的区以暴露结构化的金属化层的一个或多个部分；以及在结构化第一钝化并且移除保护层的一个或多个被暴露的区之后，在第一钝化上形成第二钝化并且对结构化的金属化层的一个或多个被暴露的部分进行无电镀覆。个被暴露的部分进行无电镀覆。个被暴露的部分进行无电镀覆。

【技术实现步骤摘要】
用于半导体器件的钝化结构化和镀覆

技术介绍

[0001]钝化被广泛使用在功率半导体器件(诸如功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管))中以在器件的寿命期间保护其免受腐蚀。钝化典型地包括一层或多层的氧化物和氮化物，其主要充当湿气阻挡以保护在钝化下方的金属或半导体免受腐蚀。在铜金属化的情况下，钝化不能被直接沉积在铜上，因为铜倾向于与钝化的沉积化学成分反应，产生硅化铜层。因此，典型地使用原子层沉积(ALD)在铜金属化上沉积薄的(例如大约6nm至12 nm厚)氧化铝层。薄的氧化铝层有利于在铜金属化上的钝化沉积并且改进这两层之间的粘附。
[0002]由于在芯片(管芯)边缘处的非常高的电场，基于SiC的MOSFET要求厚的钝化(例如大约4μm厚)以保护芯片终止区域免受湿气引起的腐蚀。必须从铜金属化移除薄的氧化铝层以执行无电铜镀覆。然而，氧化铝蚀刻化学成分并非是对于Cu非常有选择性的。因此，一些铜沉积在钝化的侧壁上。如果使用酰亚胺作为掩模来对钝化进行开口，则沉积更多的Cu。也就是，由于使用酰亚胺作为掩模对钝化进行蚀刻，等离子体自由基攻击酰亚胺表面，使其容易在蚀刻覆盖结构化的金属化层的保护层期间吸入铜污染物。
[0003]另外，允许利用在铜上的选择性停止并一同利用可烧结、可焊接和可布线接合的NiP/Pd/Au层在铜表面上的良好和清洁的生长来进行钝化结构化的集成方案在技术上是有挑战的。当前的在铜上进行无电镀覆的技术在生长无电沉积的层之前沉积钝化。更进一步地，在完成无电镀覆处理之后在半导体晶片上沉积酰亚胺。然而，为了获得酰亚胺在无电镀覆的铜上的良好粘附，将无电沉积处理划分成两部分。首先，生长NiMoP/Pd层并且然后氧化NiMoP/Pd层以促进酰亚胺粘附。在酰亚胺平版印刷之后，减少钯以有利于闪金(gold flash)。该两部分无电沉积处理涉及许多处理步骤和附加的处理成本。更进一步地，NiMoP典型地被用于促进酰亚胺固化，即使较之NiMoP优选NiP。
[0004]因此，存在针对用于半导体器件的改进的钝化结构化和镀覆处理的需要。

技术实现思路

[0005]根据方法的实施例，方法包括：在半导体衬底上形成结构化的金属化层；在结构化的金属化层上形成保护层；在结构化的金属化层上形成第一钝化，其中保护层被插入在第一钝化和结构化的金属化层之间；对第一钝化进行结构化以暴露保护层的一个或多个区；移除保护层的一个或多个被暴露的区以暴露结构化的金属化层的一个或多个部分；在结构化第一钝化并且移除保护层的一个或多个被暴露的区之后，在第一钝化上形成第二钝化并且对结构化的金属化层的一个或多个暴露的部分进行无电镀覆。
[0006]根据功率半导体器件的实施例，功率半导体器件包括：半导体衬底；形成在半导体衬底中的晶体管器件结构；在半导体衬底上方的结构化的金属化层；在结构化的金属化层上的第一钝化；在第一钝化上的第二钝化；开口，其被形成在第一钝化和第二钝化中，使得结构化的金属化层的第一部分具有未被第一钝化和第二钝化覆盖的接触区以及在横向上围绕接触区并且被第一钝化和第二钝化覆盖的外周区，第一钝化和第二钝化覆盖外周区的侧壁和顶表面；覆盖结构化的金属化层的第一部分的接触区而不覆盖外周区的镀覆；以及
保护层，其将结构化的金属化层的第一部分的外周区与第一钝化分离开。
[0007]本领域技术人员在阅读以下详细描述并且查看随附附图时将认识到附加的特征和优点。
附图说明
[0008]附图中的要素未必相对于彼此成比例。同样的参考标号指明对应的类似部件。各种所图示的实施例的特征可以被组合，除非它们彼此排斥。在附图中描绘了实施例并且在随后的描述中详述实施例。
[0009]图1图示钝化结构化和镀覆处理的实施例的流程图。
[0010]图2A至图2H图示在图1中示出的处理的不同阶段期间功率半导体器件的相应的部分横截面视图。
[0011]图3图示钝化蚀刻处理的实施例的流程图。
[0012]图4图示根据图1的钝化结构化和镀覆处理生产的功率半导体器件的部分横截面视图。
具体实施方式
[0013]在此描述了用于半导体器件的钝化结构化和镀覆处理。处理包括蚀刻形成在结构化的金属化层上的第一钝化以暴露在下面的金属化层的一部分而不污染在上方的钝化的侧壁表面，由此允许无电镀覆金属化层的被暴露的部分而不镀覆在上方的钝化的侧壁表面。在对第一钝化进行结构化之后并且在从通过结构化第一钝化而暴露的金属化层的部分移除保护层之后，形成在上方的钝化，确保在上方的钝化没有金属污染物。因此，结构化的金属化层的被暴露的部分可以被通过两个钝化结构中的开口进行无电镀覆而不镀覆在上方的钝化的侧壁表面。
[0014]可以使用附加的平版印刷层来对形成在结构金属化层上的第一钝化进行结构化。在钝化结构化之后，使用第一钝化作为硬掩模来从暴露的金属表面移除保护层。在这些步骤之后，例如通过执行酰亚胺平版印刷处理来形成在上方的钝化。
[0015]在此描述的钝化结构化和镀覆处理提供了钝化层叠的清洁的结构化、在钝化蚀刻之后的适当的抗蚀剂移除而没有开口/暴露的金属焊盘的褪色(氧化)、保护层从暴露的金属焊盘的移除而没有对在上方的钝化的表面或侧壁的污染、以及允许无电镀覆层的均匀沉积而没有碎屑、侧壁镀覆或褪色。
[0016]图1图示钝化结构化和镀覆处理的实施例。图2A至图2H图示在处理的不同阶段期间功率半导体器件的相应的部分横截面视图。下面与图2A至图2H的横截面视图有关地解释图1的处理。
[0017]图1的处理包括在半导体衬底202上形成结构化的金属化层200(框100)，如在图2A中示出那样。在一个实施例中，结构化的金属化层200是为形成在半导体衬底202中的晶体管器件结构204提供一个或多个功率连接的功率金属化层。例如，在功率MOSFET、IGBT(绝缘栅双极晶体管)或HEMT(高电子迁移率晶体管)器件的情况下，结构化的金属化层200可以向晶体管器件结构204提供至少源极或发射极电势。在横向功率器件的情况下，结构化的金属化层200还可以向晶体管器件结构204提供漏极或集电极电势。对于竖向功率器件而言，漏
极/集电极电势可以是在半导体衬底202的相对侧处提供的，这在图2A至图2H中的视图之外。结构化的金属化层200还可以提供用于晶体管器件结构204的一个或多个信号连接。例如，结构化的金属化层200可以提供到晶体管器件结构204的栅极信号连接。
[0018]在图2A至图2H中，晶体管器件结构204被图示为沟槽栅极器件结构，其中栅极电极206被部署在形成于半导体衬底202中的沟槽208中。栅极电极206被通过栅极电介质210与半导体衬底202电绝缘并且通过诸如氧化物和/或氮化物的层间电介质212与在上方的结构化的金属化层200电绝缘。结构化的金属化层200替代地可以被通过一个或多个中间金属化层和对应的层间电介质(未示出)与半导体衬底202间隔开。功率半导体器件替代地可以是平面栅极器件，其中栅极电极206被部署在半导体衬底202上方并且被通过栅极电介质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方法，包括：在半导体衬底上形成结构化的金属化层；在结构化的金属化层上形成保护层；在结构化的金属化层上形成第一钝化，其中保护层被插入在第一钝化和结构化的金属化层之间；对第一钝化进行结构化以暴露保护层的一个或多个区；移除保护层的一个或多个被暴露的区以暴露结构化的金属化层的一个或多个部分；在结构化第一钝化并且移除保护层的一个或多个被暴露的区之后，在第一钝化上形成第二钝化并且对结构化的金属化层的一个或多个被暴露的部分进行无电镀覆。2.根据权利要求1所述的方法，其中半导体衬底是SiC衬底或GaN衬底。3.根据权利要求1所述的方法，其中在结构化的金属化层上形成保护层包括在结构化的金属化层上沉积氧化物或氮化物。4.根据权利要求3所述的方法，其中氧化物包括氧化铝、氧化锆、氧化硅、氮化硅和氮化硼中的至少之一。5.根据权利要求1所述的方法，其中在结构化的金属化层上方形成第一钝化包括：在保护层上形成第一氮化硅层；以及在第一氮化硅层上形成氧化物层。6.根据权利要求5所述的方法，其中在结构化的金属化层上方形成第一钝化进一步包括：在氧化物层上形成第二氮化硅层。7.根据权利要求1所述的方法，其中在结构化的金属化层上方形成第一钝化包括：在保护层上形成氧化物层；以及在氧化物层上形成氮化硅层。8.根据权利要求1所述的方法，其中对第一钝化进行结构化包括：在第一钝化上形成图案化的光致抗蚀剂；以及蚀刻到第一钝化的未被图案化光致抗蚀剂保护的每个区中。9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：在移除保护层的一个或多个被暴露的区之前，从第一钝化移除图案化的光致抗蚀剂。10.根据权利要求9所述的方法，其中第一钝化包括形成在保护层上的第一氮化硅层、形成在第一氮化硅层上的氧化物层和形成在氧化物层上的第二氮化硅层，其中蚀刻到第一钝化的未被图案化的光致抗蚀剂保护的每个区中包括相继地蚀刻通过第二氮化硅层、氧化物层和第一氮化硅层的未被图案化的光致抗蚀剂保护的每个区，并且其中在相继的蚀刻之后从第一钝化移除图案化的光致抗蚀剂。11.根据权利要求1所述的方法，其中通过湿法化学蚀刻移除保护层的一个或多个被暴露的区。12.根据权利要求1所述的方法，其中结构化的金属化层的一个或多个被暴露的部分被无电镀覆有可烧结的、可焊接的或可布线接合的材料。13.根据权利要求12所述的方法，其中可烧结或可焊接的材料包括Ni、NiP、Pd、Ag或Au。14.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
在移除保护层的一个或多个被暴露的区之后并...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
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：