[发明专利]半导体器件及其制备方法

说明书

本申请提供一种半导体器件及其制备方法，该半导体器件包括位于所述衬底上方的第一导电类型外延层；位于所述外延层上方的第二导电类型掺杂层；其中，所述掺杂层包括有源区，所述掺杂层设置有至少一个围设于所述有源区外围的沟槽，所述沟槽至少向下延伸至所述外延层；覆盖所述沟槽的侧壁和部分底部并延伸至所述掺杂层上方的第一钝化层；覆盖所述第一钝化层的第二钝化层；其中，所述第二钝化层的介电常数大于所述第一钝化层的介电常数；设置于所述有源区上方的第一金属层；其中，所述第一金属层沿远离所述有源区的方向延伸至所述第二钝化层上方。可以大大提高半导体器件的耐压水平及可靠性。

技术领域

本申请涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种半导体器件及其制备方法。

背景技术

集成电路产业中硅技术是半导体主流技术，也是功率半导体主流应用技术，例如二极管、整流桥、IGBT等高频高功率开关器件，其中快恢复硅基半导体二极管近年来以其独特的优势(高频开关特性好、反向恢复时间极短、耐压等级高抗过电冲击能力强等)广泛应用在开关电源、PWM脉宽调制、变频器逆变电路中。

其中，传统的快恢复二极管的结构如图1所示，包括硅晶圆上形成的N+衬底11、N-外延层12、P+掺杂层13、钝化层14、阳极金属层15和阴极金属层16。由于钝化层14的结构和介电常数单一，该快恢复二极管不能对终端区和阳极金属层15的电场分布状态进行调节，大大影响了快恢复二极管可靠性和使用寿命。且该快恢复二极管封装时，通常通过铜线作为引线部分，晶圆与铜导线采取高温焊接后进行树脂封装成型，铜导线上的铜原子易扩散至晶圆表面，而硅晶圆主要物质成分SiO2，铜在SiO2中扩散速度很快，铜是硅的深能级受主杂质，通过阳极金属层15与钝化层14之间的间隙a扩散到SiO2中并在Si的禁带中形成几个深能级受主能级，这些能级会充当产生复合中心或陷阱而改变非平衡少子的浓度与寿命，最终形成硅铜化合物，例如Cu3Si、Cu4Si。硅化铜性能差电阻率高，会导致二极管漏电流增大(PN结处产生漏电流)，晶圆与铜导线结合力大幅度下降，大大影响了二极管的可靠性，缩短了二极管的使用寿命。

发明内容

针对上述问题，本申请提供了一种半导体器件及其制备方法，解决了现有技术中快恢复二极管可靠性较差的技术问题。

第一方面，本申请提供一种半导体器件，包括：

第一导电类型衬底；

位于所述衬底上方的第一导电类型外延层；

位于所述外延层上方的第二导电类型掺杂层；其中，所述掺杂层包括有源区，所述掺杂层设置有至少一个围设于所述有源区外围的沟槽，所述沟槽至少向下延伸至所述外延层；

覆盖所述沟槽的侧壁和部分底部并延伸至所述掺杂层上方的第一钝化层；

覆盖所述第一钝化层的第二钝化层；其中，所述第二钝化层的介电常数大于所述第一钝化层的介电常数；

设置于所述有源区上方的第一金属层；其中，所述第一金属层沿远离所述有源区的方向延伸至所述第二钝化层上方。

根据本申请的实施例，可选地，上述半导体器件中，所述第一金属层在所述衬底上的正投影与所述第二钝化层在所述衬底上的正投影部分重合；

其中，所述第一金属层在所述衬底上的正投影与所述第二钝化层在所述衬底上的正投影的重合部分的径向宽度被选择成能够阻挡外部杂质原子。

根据本申请的实施例，可选地，上述半导体器件中，所述金属层在所述衬底上的正投影与所述第二钝化层在所述衬底上的正投影的重合部分的径向宽度为40至45um。

根据本申请的实施例，可选地，上述半导体器件中，所述沟槽的数量大于等于2。

根据本申请的实施例，可选地，上述半导体器件中，所述沟槽向下延伸至所述衬底内。