半导体器件及其制备方法技术

本披露公开了一种半导体器件及其制备方法。该半导体器件，包括：衬底；外延层，设置在衬底上；第一钝化介质层，设置在外延层上；第二钝化介质层，设置在外延层上且与第一钝化介质层并排设置，第一钝化介质层、第二钝化介质层和外延层之间被配置为用于容纳金属电极的第一凹陷区；金属电极，设置外延层上且在第一凹陷区内，金属电极的上表面与第一钝化介质层和第二钝化介质层的上表面平齐。该半导体器件的钝化介质层的弯折很小，分散了弯曲带来的剪切应力，从而有效降低了半导体器件在升温降温过程中开裂的概率，保障了半导体器件的质量，同时有效防止了钝化介质层开裂所导致的封装材料对芯片湿气保护能力丧失的问题。对芯片湿气保护能力丧失的问题。对芯片湿气保护能力丧失的问题。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其制备方法


[0001]本披露一般涉及半导体
更具体地，本披露涉及一种半导体器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着集成电路向高性能、多功能化方向发展，半导体被广泛应用在消费、通信系统、医疗仪器等领域。
[0003]传统的半导体器件会在金属层上覆盖钝化介质层，由于金属电极一般具有比较陡直的侧壁，导致钝化介质层存在弯折的部分。在经过温度循环测试(TCT，Temperature Cycle Test)之后，由于器件的封装材料和芯片之间存在较大的热膨胀系数差，升温降温过程中，芯片的钝化介质层会承受剪切应力，而传统的钝化介质层因与陡直的金属电极侧壁接触，且包覆金属电极的侧壁与顶部之间的拐角，导致剪切应力集中，使钝化介质层开裂的概率大大增加。开裂后的钝化层会导致封装材料对芯片的湿气保护能力丧失，最终导致器件失效。
[0004]有鉴于此，亟需提供一种半导体器件及其制备方法以解决剪切应力集中所导致的钝化介质层开裂的问题，以保证芯片有效隔离湿气，防止芯片在TCT过程中失效而报废。

技术实现思路

[0005]为了至少解决如上所提到的一个或多个技术问题，本披露在多个方面中提出了半导体器件及其制备方法。
[0006]在第一方面中，本披露提供一种半导体器件，包括：衬底；外延层，设置在衬底上；第一钝化介质层，设置在外延层上；第二钝化介质层，设置在外延层上且与第一钝化介质层并排设置，第一钝化介质层、第二钝化介质层和外延层之间被配置为用于容纳金属电极的第一凹陷区；金属电极，设置外延层上且在第一凹陷区内，金属电极的上表面与第一钝化介质层和第二钝化介质层的上表面平齐。
[0007]在第二方面中，本披露提供一种半导体器件，包括：衬底；外延层，设置在衬底上；金属电极，设置在外延层上，金属电极包括面向外延层的侧壁以及背离外延层的第一表面；钝化介质层，设置在外延层上且与金属电极的侧壁相接，钝化介质层包括背离外延层的第二表面，钝化介质层的第二表面与金属电极的第一表面平齐。
[0008]在第三方面中，本披露提供一种半导体器件的制备方法，包括：提供一半导体外延结构，其中，半导体外延结构包括：衬底和设置在衬底上的外延层；在半导体外延结构上设置预制钝化介质层；刻蚀去除预制钝化介质层的中间部分并在外延层表面停止刻蚀，得到并排设置在外延层上的第一钝化介质层和第二钝化介质层；其中，第一钝化介质层、第二钝化介质层和外延层之间被配置为用于容纳金属电极的第一凹陷区；在第一凹陷区内且在外延层上形成预制金属电极，预制金属电极在靠近第一钝化介质层和第二钝化介质层所在一侧的顶端形成有尖端；抹平预制金属电极的尖端，以形成金属电极，金属电极的上表面分别
与第一钝化介质层和第二钝化介质层的上表面平齐。
[0009]相对现有技术中在与金属电极的接壤处包裹住金属电极的拐角，进而形成较大的弯折结构而言，如上所提供的半导体器件中，金属电极掩埋在第一钝化介质层、第二钝化介质层和外延层所形成的第一凹陷区内，且通过令金属电极和第一钝化介质层和第二钝化介质层的上表面平齐，钝化介质层不存在拐角问题，从而使得钝化介质层与金属电极之间不存在剪切应力集中在钝化介质层的弯折结构上的问题，分散了弯曲带来的剪切应力，从而有效降低了半导体器件在升温降温过程中开裂的概率，保障了半导体器件的质量；同时也避免了由于钝化介质层开裂后所导致的封装材料对芯片的湿气保护能力丧失的问题，提高了器件的稳定性。
附图说明
[0010]通过参考附图阅读下文的详细描述，本披露示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本披露的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
[0011]图1示出了现有的半导体器件的示例性结构图；
[0012]图2示出了本披露实施例的半导体器件的示例性结构图；
[0013]图3示出了现有的另一半导体器件的示例性结构图；
[0014]图4示出了本披露另一些实施例提供的半导体器件的示例性结构图；
[0015]图5示出了本披露又一些实施例提供的半导体器件的示例性结构图；
[0016]图6示出了本披露实施例的半导体器件的制备方法的示例性流程图；
[0017]图7示出了本披露实施例的半导体器件的形成过程的示意图；
[0018]图8示出了本披露另一实施例的半导体器件的制备方法的示例性流程图；
[0019]图9示出了本披露另一实施例的半导体器件的形成过程的示意图；
[0020]图10示出了本披露实施例的欧姆接触金属层的制备方法的示例性流程图；
[0021]图11示出了本披露实施例的欧姆接触金属层的形成过程的示意图；
[0022]图12示出了本披露实施例的保护层的制备方法的示例性流程图；
[0023]图13示出了本披露实施例的保护层的形成过程的示意图。
具体实施方式
[0024]下面将结合本披露实施例中的附图，对本披露实施例中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披露一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本披露中的实施例，本领域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，都属于本披露保护的范围。
[0025]应当理解，本披露的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
[0026]还应当理解，在此本披露说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本披露。如在本披露说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一
步理解，在本披露说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0027]如在本说明书和权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
[0028]图1示出了现有的半导体器件的示例性结构图。如图1所示，现有的半导体器件会在金属电极上直接覆盖钝化介质层，而由于金属电极具有陡直的侧壁，覆盖在金属电极上的钝化介质层会在金属电极的拐角处形成弯折部分，如图1所示，该弯折部分的弯折角度达90
°
。
[0029]在温度循环测试时，由于热膨胀系数差的存在，现有的半导体器件的钝化介质层会承受一剪切应力，而由于弯折部分的存在，使得剪切应力集中在该弯折部分，导致钝化介质层的开裂概率大幅增加。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：衬底(1)；外延层(2)，设置在所述衬底(1)上；第一钝化介质层(3)，设置在所述外延层(2)上；第二钝化介质层(4)，设置在所述外延层(2)上且与所述第一钝化介质层(3)并排设置，所述第一钝化介质层(3)、所述第二钝化介质层(4)和所述外延层(2)之间被配置为用于容纳金属电极的第一凹陷区；金属电极(5)，设置所述外延层(2)上且在所述第一凹陷区内，所述金属电极(5)的上表面与所述第一钝化介质层(3)和所述第二钝化介质层(4)的上表面平齐。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一钝化介质层(3)和所述金属电极(5)在层叠方向上的厚度相等；所述第二钝化介质层(4)和所述金属电极(5)在层叠方向上的厚度相等；其中，所述层叠方向为所述半导体器件中各结构层的堆叠方向。3.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一钝化介质层(3)的厚度大于4.5μm；所述第二钝化介质层(4)的厚度大于4.5μm。4.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一钝化介质层(3)的钝化介质为氧化硅；所述第二钝化介质层(4)的钝化介质为氧化硅。5.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述金属电极与所述外延层之间为肖特基接触；所述半导体器件还包括：设置在所述外延层(2)与所述金属电极(5)之间的欧姆接触金属层，所述欧姆接触金属层被配置为预设欧姆接触图形。6.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件，还包括：第一保护层(6)，其覆盖在所述第一钝化介质层(3)上且延伸覆盖在所述金属电极(5)的上表面；第二保护层(7)，其覆盖在所述第二钝化介质层(4)上且延伸覆盖在所述金属电极(5)的上表面，所述第一保护层(6)、所述第二保护层(7)与所述金属电极(5)之间被配置为第二凹陷区。7.根据权利要求6所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件，还包括：第三保护层(8)，其覆盖在所述第一保护层(6)上且延伸覆盖至所述金属电极(5)的上表面；第四保护层(9)，其覆盖在所述第二保护层(7)上且延伸覆盖在所述金属电极(5)的上表面，所述第三保护层(8)、所述第四保护层(9)与所述金属电极(5)之间被配置为第三凹陷区。8.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一凹陷区预设平面的横截面呈倒梯形，所述预设平面为所述层叠方向与所述第一保护层的延伸方向所形成的平面，所述层叠方向为所述半导体器件中各结构层的堆叠方向。
9.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，所述第一钝化介质层(3)在所述预设平面的横截面呈正梯形；所述第二钝化介质层(4)在所述预设平面的横截面呈正梯形。10.一种半导体器件，其特征在于，包括：衬底(1)；外延层(2)，设置在所述衬底(1)上；金属电极(5)，设置在所述外延层(2)上，所述金属电极(5)包括面向所述外延层(2)的侧壁以及背离所述外延层的第一表面；钝化介质层(3a)，设置在所述外延层(2)上且与所述金属电极(5)的侧壁相接，所述钝化介质层(3a)包括背离所述外延层(2)的第二表面，所述钝化介质层(3a)的第二表面与所述金属电极(5)的第一表面平齐。11.根据权利要求10所述的半导体器件，其特征在于，所述金属电极(5)的两侧壁与所述外延层(2)的表面之间的夹角均小于90度。12.根据权利要求11所述的半导体器件，其特征在于，所述钝化介质层，包括：面向所述外延层(2)且远离所述金属电极(5)的侧壁；所述钝化介质层(3a)的侧壁与所述外延层(2)的表面之间的夹角大于90度。13.根据权利要求10所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件还包括：第一保护材料层(6a)，覆盖在所述钝化介质层上且延伸覆盖在所述金属电极的第一表面上；第二保...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，柴亚玲，陶永洪，
申请(专利权)人：湖南三安半导体有限责任公司，
类型：发明
国别省市：