[发明专利]用于半导体器件的功率金属化结构

说明书

公开了用于半导体器件的功率金属化结构。半导体器件包括半导体衬底、形成在半导体衬底上面的功率金属化结构、以及形成在功率金属化结构和半导体衬底之间的阻挡层。阻挡层被配置为防止金属原子在朝向半导体衬底的方向上从功率金属化结构扩散。功率金属化结构在第一区中与阻挡层或者形成在阻挡层上的导电层直接接触。半导体器件进一步包括在第二区中被插入在阻挡层和功率金属化结构之间的钝化层。还描述了制造半导体器件的对应方法。

背景技术

铜被广泛地用作半导体器件中的功率金属化。然而，当铜薄膜经受温度循环时，铜薄膜经历弹性和塑性形变，其引发在诸如阻挡部、ILD（隔层电介质）、钝化部等的周围元件上的应力。由铜薄膜引发的应力可能导致一个或多个失效模式，诸如在钝化部中和/或在器件衬底中的裂缝、铜薄膜金属和阻挡部之间的剥离等。所引发的应力强烈地取决于在结构化之后的功率金属的形态。因此，需要改进的措施以用于减轻由在半导体器件中使用的铜薄膜引发的应力。

此外，厚的铜由于低间距而具有低布线密度。布线密度上的增加可以是通过添加附加的布线层实现的，这包括金属沉积和图案化、用于绝缘的ILD沉积、以及用以连接金属层的通孔蚀刻。这添加了半导体器件的总成本。对于具有厚铜金属化以及在有源区上进行接合的功率技术而言，附加的更软的（例如，铝）层增加了布局复杂性。铜镶嵌处理规避了这样的问题，但是有极高的附加成本。因此，需要改进的措施以用于在半导体器件中使用铜金属化时增加布线密度。

发明内容

根据半导体器件的实施例，半导体器件包括：半导体衬底；形成在半导体衬底上的功率金属化结构；形成在功率金属化结构和半导体衬底之间的阻挡层，阻挡层被配置为防止金属原子在朝向半导体衬底的方向上从功率金属化结构扩散，功率金属化结构在第一区中与阻挡层或者形成在阻挡层上的导电层直接接触；以及在第二区中插入在阻挡层和功率金属化结构之间的钝化层。

在实施例中，阻挡层可以在第二区中被结构化为信号布线结构。

分离地或者组合地，功率金属化结构可以被部署在第二区中的信号布线结构上方，并且可以通过第二区中的钝化层来使信号布线结构与功率金属化结构绝缘。

分离地或者组合地，可以独立于第二区中的信号布线结构来结构化功率金属化结构。

分离地或者组合地，第一区和第二区可以直接邻接，在第一区和第二区中功率金属化结构和阻挡层可以是未图案化的，并且在第二区中钝化层可以覆盖阻挡层的外周。

分离地或者组合地，在第二区中阻挡层可以横向地延伸超出功率金属化结构的侧面。

分离地或者组合地，在第二区中阻挡层可以横向地延伸超出功率金属化结构的侧面500nm和5微米之间。

分离地或者组合地，在第二区的与第一区分隔开的区段中钝化层可以被插入在阻挡层和功率金属化结构之间。

分离地或者组合地，在第二区的与第一区分隔开的区段中阻挡层可以被结构化为信号布线结构。

分离地或者组合地，在第二区的与第一区分隔开的区段中功率金属化结构可以被部署在信号布线结构上方，并且可以通过钝化层使信号布线结构与功率金属化结构绝缘。

分离地或者组合地，在第二区的与第一区分隔开的区段中可以独立于信号布线结构来结构化功率金属化结构。

分离地或者组合地，半导体器件可以进一步包括在第二区中被插入在阻挡层和钝化层之间的中间层，并且中间层可以在第二区中被与阻挡层相同地结构化。

分离地或者组合地，阻挡层可以包括TiW，中间层可以包括AlCu并且功率金属化结构可以包括Cu。

分离地或者组合地，半导体器件可以进一步包括在第二区中被插入在钝化层和功率金属化结构之间的中间层。

分离地或者组合地，阻挡层可以包括TiW，中间层可以包括TiW并且功率金属化结构可以包括Cu。