[实用新型]终端结构、功率半导体器件及电子设备

说明书

本申请提供一种功率半导体器件的终端结构，该终端结构包括依次叠设的衬底、外延层、第一隔离层、金属层和钝化层，衬底和外延层包括元胞区和终端区，第一隔离层位于终端区，金属层包括对应第一隔离层的第一部分和与之连接的第二部分，钝化层与第一隔离层接触以包覆第一部分，沿叠设方向，第一部分的厚度小于第二部分的厚度。本申请还提供包含该终端结构的功率半导体器件及应用该功率半导体器件的电子设备。本申请通过将金属层对应第一隔离层的第一部分厚度减薄，有效减小了第一部分在温度循环/温度冲击的可靠性测试过程中发生的形变，减小了钝化层受到的挤压应力，进而降低钝化层发生开裂的风险，提高功率半导体器件的可靠性和使用寿命。

技术领域

本申请涉及一种能够降低钝化层发生开裂风险的终端结构、包含该终端结构的功率半导体器件及应用该功率半导体器件的电子设备。

背景技术

功率半导体器件包括元胞区和与元胞区连接的终端区，其中，外界的湿气和可移动离子容易由终端区侵入器件内部，侵入的湿气和可移动离子会对元胞区造成损害，另外，还会造成金属离子迁移，进而降低功率半导体器件的可靠性，尤其是在恶劣环境下的可靠性。

针对上述问题，通常需要在金属层的表面(尤其是终端区金属层的表面)设置钝化层，以阻挡外界湿气和可移动离子的侵入，降低湿气和可移动离子对元胞区的损害，以及降低金属离子发生迁移的风险，确保功率半导体器件在各种恶劣环境下能正常工作，提高功率半导体器件的可靠性。如图1所示，通常的功率半导体器件的终端结构包括叠设的衬底1’、外延层5’和金属层2’，对应终端区B的金属层2’的一部分与外延层5’之间形成有场氧化层3’，在金属层2’远离外延层5’的表面形成有钝化层4’。钝化层4’中的氮化硅是一种具有极佳的防水性能和防可移动离子性能的材料，可以很好的阻挡外界湿气和可移动离子的侵入。

然而，钝化层4’采用的氮化硅同时也是一种硬而脆的材料，抵抗变形的能力很弱，钝化层4’在受到超过一定大小的应力时就会发生开裂。终端结构在温度循环/温度冲击(TC/TS)的可靠性测试过程中，金属层2’很容易发生屈服现象而产生形变，金属层2’产生的形变会对钝化层4’造成循环的挤压应力，在超过一定的循环次数后，钝化层4’的角落(a,b)很容易发生开裂(如图1所示)，由应力仿真结果(如图2和图3所示)证实钝化层4’的角落(a,b)受到的应力最为集中，因此该结构相对更为脆弱，更易发生开裂。而且，相比于集成电路器件，功率半导体器件所用的金属层更厚，TC/TS过程中发生的形变更大，对钝化层所产生的挤压应力也更大，钝化层开裂的现象也更容易发生。

实用新型内容

本申请实施例第一方面提供了一种功率半导体器件的终端结构，该终端结构包括依次叠设的衬底、外延层、第一隔离层、金属层和钝化层，所述衬底和所述外延层包括元胞区和与所述元胞区连接的终端区，所述第一隔离层位于所述终端区，所述金属层叠设于所述第一隔离层的表面且延伸至所述外延层的表面上，所述金属层包括对应所述第一隔离层的第一部分和对应所述元胞区的第二部分，所述第二部分延伸至所述终端区并与所述第一部分连接，所述钝化层叠设于所述金属层远离所述外延层的表面上且延伸至所述第一部分的侧表面并与所述第一隔离层接触以包覆所述第一部分。沿叠设方向，所述第一部分的厚度小于所述第二部分的厚度。

可以看出，在传统的终端结构中，由于在金属层的第一部分的下表面设置了第一隔离层，金属层的第一部分相对于第二部分会形成一较高的台阶区，第一部分表面的钝化层也同样会形成一较高的台阶区。通过将金属层对应第一隔离层的第一部分的厚度减薄，使第一部分的厚度小于第二部分的厚度，有效减小了第一部分在温度循环/温度冲击(TC/TS)的可靠性测试过程中发生的形变，降低台阶区对应的钝化层因第一部分发生形变而受到的挤压应力，进而降低台阶区的钝化层发生开裂的风险。

结合第一方面，在一些实施例中，沿所述叠设方向，所述第一部分远离所述第一隔离层的第一表面低于所述第二部分远离所述外延层的第二表面。