DE102014115174B4

DE102014115174B4 - Halbleitervorrichtung mit einer korrosionsbeständigen metallisierung und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE102014115174B4
Application number: DE102014115174.7A
Authority: DE
Inventors: Oliver Humbel; Angelika Koprowski; Mathias Plappert; Carsten Schäffer
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2014-10-17
Publication date: 2022-11-24
Anticipated expiration: 2034-10-18
Also published as: US9355958B2; US20150115449A1; DE102014115174A1

Abstract

Halbleitervorrichtung, aufweisend:ein Halbleitersubstrat (100) mit einer ersten Seite (101), einer der ersten Seite (101) gegenüberliegenden zweiten Seite (102), einem aktiven Bereich (103), einem Außenrand (119) und einem Randabschlussbereich (104), der zwischen dem Außenrand (119) und dem aktiven Bereich (103) angeordnet ist, undeine Metallisierungsstruktur (131, 132), die auf der ersten Seite (101) des Halbleitersubstrats (100) angeordnet ist und wenigstens eine erste Metallschicht (131) aus einem ersten metallischen Material und eine zweite Metallschicht (132) aus einem zweiten metallischen Material aufweist, wobei das erste metallische Material elektrochemisch stabiler ist als das zweite metallische Material,eine Isolierschicht (121), die im Randabschlussbereich (104) zwischen der ersten Seite (101) des Halbleitersubstrats (100) und der ersten Metallschicht (131) angeordnet ist,wobei sich die erste Metallschicht (131) lateral weiter zum Außenrand (119) erstreckt als die zweite Metallschicht (132),wobei das erste metallische Material aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus TiW, Ti/TiN, WN, W, Ta/TaN, WTiN, Siliciden, wie WSi2, CoSi, TiSi und Kombinationen davon, besteht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Hier beschriebene Ausführungsformen betreffen Halbleitervorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen.
HINTERGRUND
Halbleitervorrichtungen in der Art von Leistungsvorrichtungen haben Hochspannungs-Randabschlussbereiche zum Vermindern des elektrischen Potentials im peripheren Gebiet des Halbleiterchips, sodass die Halbleitervorrichtung die Blockierfähigkeiten zum Blockieren der Nenn-Hochspannungen aufrechterhalten kann. Metallstrukturen in der Art von Feldplatten allein oder in Kombination mit spezifischen Dotierungsgebieten werden häufig im Randabschlussbereich angeordnet, um zu gewährleisten, das ein gegebenes elektrisches Potential verteilt wird, und um das elektrische Feld in diesem Bereich „zu formen“.
Die Isolation der Metallstrukturen wird durch eine Passivierung bereitgestellt. Zusätzlich zur elektrischen Isolation schützt die Passivierung die Halbleitervorrichtung auch vor Feuchtigkeit und ionischen Verunreinigungen, sie vermindert teilweise das elektrische Potential und sie wirkt als eine Spannungs-vermittelnde Zwischenschicht zwischen dem Halbleiterchip und dem Chip-Formteil.
Das Eindringen von Feuchtigkeit durch die Passivierung kann die Blockierfähigkeiten der Halbleitervorrichtung beeinträchtigen. Beispielsweise offenbaren Tests, wie der so genannte H3TRB-Test (hohe Temperatur, hohe Feuchtigkeit, Vorspannung in Sperrrichtung), häufig eine Korrosion von Metallstrukturen in den Randabschlussbereichen. Beispielsweise kann eine Korrosion in AI-Legierungen, die Si und Cu aufweisen, durch lokale elektrogalvanische Zellen induziert werden, die durch Ausscheidungen von Si und Cu gebildet werden. Solche Ausscheidungen beeinträchtigen auch die Bildung der natürlichen Al-Oxidschicht, welche gewöhnlich die Korrosion unterdrückt. Die Korrosion von Aluminium führt zur Bildung von Al(OH)₃ mit einem erhöhten Volumen, das wiederum auf die Passivierung wirkt und demgemäß zu spannungsinduzierten Rissen in der Passivierung führen kann. Dadurch versagen die Leistungsvorrichtungen schließlich.
DE 10 2013 100 219 A1 beschreibt eine Halbleiterdiode und ein Verfahren zum Ausbilden einer Halbleiterdiode. DE 10 2008 032 711 A1 beschreibt eine Halbleitervorrichtung. DE 100 37 255 A1 beschreibt ein Halbleitererzeugnis mit einem Schottky-Kontakt.
Zusätzlich sind topographische Strukturen, wie Stufen, besonders korrosionsanfällig.
Angesichts des vorstehend Erwähnten besteht Verbesserungsbedarf.
KURZFASSUNG
Gemäß einem Beispiel weist eine Halbleitervorrichtung ein Halbleitersubstrat mit einer ersten Seite, einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite, einem aktiven Bereich, einem Außenrand und einem Randabschlussbereich, der zwischen dem Außenrand und dem aktiven Bereich angeordnet ist, auf. Die Halbleitervorrichtung weist ferner eine Metallisierungsstruktur auf, die auf der ersten Seite des Halbleitersubstrats angeordnet ist und wenigstens eine erste Metallschicht mit einem ersten metallischen Material und eine zweite Metallschicht mit einem zweiten metallischen Material aufweist. Das erste metallische Material ist elektrochemisch stabiler als das zweite metallische Material. Die erste Metallschicht erstreckt sich lateral weiter zum Außenrand als die zweite Metallschicht.
Gemäß einem Beispiel weist eine Halbleitervorrichtung ein Halbleitersubstrat mit einer ersten Seite, einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite, einem aktiven Bereich, einem Außenrand und einem Randabschlussbereich, der zwischen dem Außenrand und dem aktiven Bereich angeordnet ist, auf. Die Halbleitervorrichtung weist ferner wenigstens eine erste Metallstruktur auf der ersten Seite des Halbleitersubstrats zumindest im Randabschlussbereich, wenigstens eine zweite Metallstruktur auf der ersten Seite des Halbleitersubstrats nur im aktiven Bereich und eine elektrisch isolierende Passivierung, welche die erste Metallstruktur im Randabschlussbereich bedeckt und die zweite Metallstruktur im aktiven Bereich freilässt, auf. Die erste Metallstruktur ist aus einem metallischen Material gebildet, das elektrochemisch stabiler ist als ein metallisches Material der zweiten Metallstruktur.
Gemäß einem Beispiel weist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung folgende Schritte auf: Bereitstellen eines Halbleitersubstrats mit einer ersten Seite, einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite, einem aktiven Bereich, einem Außenrand und einem Randabschlussbereich, der zwischen dem Außenrand und dem aktiven Bereich angeordnet ist; Bilden einer ersten Metallschicht aus einem ersten metallischen Material auf der ersten Seite des Halbleitersubstrats zumindest im Randabschlussbereich; Bilden einer zweiten Metallschicht aus einem zweiten metallischen Material auf der ersten Seite des Halbleitersubstrats im aktiven Bereich, wobei das erste metallische Material elektrochemisch stabiler ist als das zweite metallische Material; Strukturieren der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht, sodass sich die erste Metallschicht im Randabschlussbereich weiter zum Außenrand erstreckt als die zweite Metallschicht.
Fachleute werden beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und bei der Betrachtung der anliegenden Zeichnung zusätzliche Merkmale und Vorteile erkennen.
Figurenliste
Die Komponenten in den Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht, wobei der Nachdruck vielmehr auf die Erläuterung der Grundgedanken der Erfindung gelegt wird. Überdies bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszahlen entsprechende Teile.

1 zeigt eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
2 zeigt eine Halbleitervorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform.
3 zeigt eine Halbleitervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
4 zeigt eine Halbleitervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
5 zeigt eine Halbleitervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
6 zeigt eine Halbleitervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
7 zeigt eine Halbleitervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
8A bis 8F zeigen Prozesse eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
9A bis 9E zeigen Prozesse eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
10A bis 10E zeigen Prozesse eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
11A bis 11C zeigen Prozesse eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
12A bis 12C zeigen Prozesse eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
13A und 13B zeigen Testergebnisse.
14 zeigt weitere Testergebnisse.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die anliegende Zeichnung Bezug genommen, die Teil hiervon ist und in der zur Erläuterung spezifische Ausführungsformen dargestellt sind, in denen die Erfindung verwirklicht werden kann.
In dieser Beschreibung wird davon ausgegangen, dass eine zweite Fläche eines Halbleitersubstrats durch die untere oder rückseitige Fläche gebildet wird, während davon ausgegangen wird, dass eine erste Fläche durch die obere, vordere oder Hauptfläche des Halbleitersubstrats gebildet wird. Räumlich relative Begriffe, wie „unter“, „unterhalb“, „niedriger“, „über“, „oberer“, „lateral“, „vertikal“ und dergleichen, werden für eine einfache Beschreibung verwendet, um die Positionierung eines Elements in Bezug auf ein zweites Element zu erklären. Diese Begriffe sollen verschiedene Orientierungen der Vorrichtung zusätzlich zu anderen Orientierungen als jenen, die in den Figuren dargestellt sind, umfassen. Ferner werden Begriffe, wie „erster“, „zweiter“ und dergleichen, auch verwendet, um verschiedene Elemente, Bereiche, Abschnitte usw. zu beschreiben, und sie sollten auch nicht als einschränkend angesehen werden. Gleiche Begriffe bezeichnen in der gesamten Beschreibung gleiche Elemente. Weil Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, werden die die Richtung betreffenden Begriffe nur zur Erläuterung verwendet und sollten in keiner Weise als einschränkend angesehen werden. Es sei bemerkt, dass auch andere Ausführungsformen verwendet werden können, und dass strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende detaillierte Beschreibung ist daher nicht als einschränkend anzusehen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist durch die anliegenden Ansprüche definiert.
Hier sind die Begriffe „aufweisend“, „enthaltend“, „einschließend“, „umfassend“ und dergleichen nicht einschränkende Begriffe, welche das Vorhandensein erwähnter Elemente oder Merkmale angeben, zusätzliche Elemente oder Merkmale jedoch nicht ausschließen. Die Artikel „ein“, „eine“, „eines“ und „der/die/das“ sollen, sofern der Zusammenhang nichts anderes klar angibt, den Plural sowie den Singular einschließen.
Die Begriffe „elektrische Verbindung“ und „elektrisch verbunden“ beschreiben eine Ohmsche Verbindung zwischen zwei Elementen.
Eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung wird mit Bezug auf 1 beschrieben. Die Halbleitervorrichtung weist ein Halbleitersubstrat 100 mit einer ersten Seite 101, einer der ersten Seite 101 gegenüberliegenden zweiten Seite 102, einem aktiven Bereich 103, einem Außenrand 119 und einem Randabschlussbereich 104, der zwischen dem Außenrand 119 und dem aktiven Bereich 103 angeordnet ist, auf. Der Randabschlussbereich 104 kann Strukturen in der Art von Dotierungsgebieten, die im Halbleitersubstrat 100 ausgebildet sind, und Strukturen, die auf der ersten Seite 101 des Halbleitersubstrats 100 ausgebildet sind, aufweisen. Der Randabschlussbereich 104 umgibt den aktiven Bereich 103 typischerweise lateral.
Der Außenrand 119 besteht typischerweise aus einer äußeren lateralen Fläche oder einem lateralen Flächengebiet, welche oder welches gebildet wird, wenn ein Halbleiterwafer in getrennte Chips zerlegt wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform repräsentiert das Halbleitersubstrat 100 einen Einzelchip.
Die Halbleitervorrichtung kann beispielsweise eine diskrete Leistungshalbleitervorrichtung in der Art einer Vorrichtung mit zwei Anschlüssen oder einer Vorrichtung mit drei Anschlüssen sein. Beispiele von Vorrichtungen mit zwei Anschlüssen sind pn-Dioden und Schottky-Dioden, während Beispiele von Vorrichtungen mit drei Anschlüssen FETs und IGBTs sind. Diese Vorrichtungen sind typischerweise vertikale Vorrichtungen mit wenigstens einer Elektrode auf der ersten Seite 101 des Halbleitersubstrats 100 und wenigstens einer anderen Elektrode auf der zweiten Seite 102 des Halbleitersubstrats 100. Die erste Seite 101 kann beispielsweise die Vorderseite der Halbleitervorrichtung sein, wo beispielsweise das Sourcegebiet eines FETs angeordnet ist.
Abhängig von der Vorrichtung weist der aktive Bereich 103 typischerweise mehrere identische Zellen, wie FET-Zellen oder IGBT-Zellen, auf. Im Fall einer Diode kann der aktive Bereich 103 ein großes Anodengebiet 112 aufweisen, das mit einem entgegengesetzt dotierten Driftgebiet 111, das im Halbleitersubstrat 100 ausgebildet ist, einen Haupt-pn-Übergang 114 bildet.
Während eines Sperrmodus dient der Randabschlussbereich 104 dazu, die große Potentialdifferenz zwischen beispielsweise dem Kathodengebiet und dem Anodengebiet einer Leistungsdiode oder beispielsweise zwischen dem Sourcegebiet und dem Draingebiet eines Leistungs-FETs abzumildern. Der Randabschlussbereich 104 ist typischerweise in vertikalen Vorrichtungen ausgebildet, bei denen der Strom von der Vorderseite zur Rückseite der Halbleitervorrichtung fließt.
Das Halbleitersubstrat 100 kann aus einem beliebigen Halbleitermaterial bestehen, das für die Herstellung von Halbleitervorrichtungen geeignet ist. Beispiele solcher Materialien schließen folgende ein, ohne darauf beschränkt zu sein: elementare Halbleitermaterialien, wie Silicium (Si), Gruppe-IV-Verbindungshalbleitermaterialien, wie Siliciumcarbid (SiC) oder Siliciumgermanium (SiGe), binäre, ternäre oder quaternäre III-V-Halbleitermaterialien, wie Galliumarsenid (GaAs), Galliumphosphid (GaP), Indiumphosphid (InP), Galliumnitrid (GaN), Aluminiumgalliumnitrid (AIGaN), Indiumgalliumphosphid (InGaP) oder Indiumgalliumarsenidphosphid (InGaAsP) und binäre oder ternäre II-VI-Halbleitermaterialien, wie Cadmiumtellurid (CdTe) und Quecksilbercadmiumtellurid (HgCdTe), um einige zu nennen. Die vorstehend erwähnten Halbleitermaterialien werden auch als Homoübergangs-Halbleitermaterialien bezeichnet. Wenn zwei verschiedene Halbleitermaterialien kombiniert werden, wird ein Heteroübergangs-Halbleitermaterial gebildet. Beispiele von Heteroübergangs-Halbleitermaterialien schließen, ohne darauf beschränkt zu sein, Silicium (Si_xC_1-x) und ein SiGe-Heteroübergangs-Halbleitermaterial ein. Für Leistungshalbleiteranwendungen werden gegenwärtig hauptsächlich Si-, SiC- und GaN-Materialien verwendet.
Die Halbleitervorrichtung weist ferner eine Metallisierungsstruktur 131, 132 auf, welche auf der ersten Seite 101 des Halbleitersubstrats 100 angeordnet ist und wenigstens eine erste Metallschicht 131, die aus einem ersten metallischen Material besteht, und eine zweite Metallschicht 132, die aus einem zweiten metallischen Material besteht, aufweist. Das erste metallische Material ist elektrochemisch stabiler als das zweite metallische Material. Wie in 1 dargestellt ist, erstreckt sich die erste Metallschicht 131 lateral weiter zum Außenrand 119 als die zweite Metallschicht 132.
Die zweite Metallschicht 132 ist hauptsächlich auf den aktiven Bereich 103 beschränkt. Anders als diese erstreckt sich die erste Metallschicht 131 aus einem elektrochemisch stabileren Material in den Randabschlussbereich 104 und bildet dort drei Metallstrukturen in der Art von Feldplatten. Gemäß einer Ausführungsform werden alle Metallstrukturen im Randabschlussbereich 104 durch metallisches Material gebildet, das elektrochemisch stabiler ist als das metallische Material, das zur Bildung der zweiten Metallschicht 132 oder von Hauptmetallstrukturen im aktiven Bereich 103 verwendet wird. Die Verwendung unterschiedlicher metallischer Materialien für den aktiven Bereich 103 und den Randabschlussbereich 104 ermöglicht eine spezifische Anpassung der Eigenschaften der jeweiligen Metallstrukturen.
Wenn die zweite Metallschicht 132 beispielsweise aus AI oder einer AI-Legierung besteht, kann die erste Metallschicht 131 aus einem metallischen Material gebildet werden, das weniger korrosionsanfällig ist. Das Aluminium, das üblicherweise im Randabschlussbereich 104 verwendet wird, kann teilweise oder vollständig durch das metallische Material ersetzt werden, das elektrochemisch stabiler ist als AI oder eine AI-Legierung.
Gemäß einer Ausführungsform wird das zweite metallische Material aus der Gruppe ausgewählt, die aus AI, AISi, AlSiCu, AICu, Cu und Kombinationen davon besteht. Diese metallischen Materialien haben einen niedrigen Ohmschen Widerstand und können in einer verhältnismäßig großen Dicke aufgebracht werden, um die Wärmeabfuhr zu verbessern.
Gemäß einer Ausführungsform wird das erste metallische Material aus der Gruppe ausgewählt, die aus TiW, Ti/TiN, WN, W, Ta/TaN, WTiN, Siliciden, wie WSi₂, CoSi₂, TiSi₂, hoch dotiertem Poly-Silicium und Kombinationen davon besteht. Diese metallischen Materialien weisen, verglichen mit den AI- oder Cu-basierten Materialien der zweiten Metallschicht 132, eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion auf. Ferner sind diese metallischen Materialien mit dem Halbleitersubstrat 100 kompatibel und werden häufig als Barrierematerialien verwendet. Poly-Silicium weist auch metallische Eigenschaften auf, wenn es hoch dotiert ist. Zusätzlich dazu sind diese Metallmaterialien härter als die AI- oder Cu-basierten Materialien und weisen demgemäß eine geringere Duktilität oder Verformbarkeit auf. Die erste Metallschicht 131 kann wenigstens ein Übergangsmetall oder wenigstens ein Nitrid eines Übergangsmetalls aufweisen.
Legierungen von W und Ti weisen insbesondere eine sehr gute Robustheit gegen eine Korrosion und eine verhältnismäßig hohe Härte auf, was die Bildung einer verhältnismäßig dünnen ersten Metallschicht 131 ermöglicht.
Wie in 1 dargestellt ist, weist die Halbleitervorrichtung ferner eine elektrisch isolierende Passivierung 122 auf, welche die erste Metallschicht 131 zumindest teilweise im Randabschlussbereich 104 bedeckt und die zweite Metallschicht 132 im aktiven Bereich 103 freilässt. Die Passivierung 122 kann durch ein anorganisches Material, wie Siliciumnitrid, Siliciumoxid und Oxynitrid, oder durch ein organisches Material, wie Imide, gebildet werden. Die Passivierung 122 kann durch eine Einzelschicht oder durch ein einzelnes Material oder durch eine Kombination von zwei oder mehr in Schichten angeordneten Materialien gebildet werden. 1 zeigt ein Beispiel, bei dem die Passivierung 122 eine erste Passivierungsschicht 122a, die direkt auf der ersten Metallschicht 131 angeordnet ist, und eine zweite Passivierungsschicht 122b, die auf der ersten Passivierungsschicht 122a angeordnet ist, aufweist.
Die Verwendung elektrochemisch stabilerer metallischer Materialien für die erste Metallschicht 131 im Randabschlussbereich 104 ermöglicht auch die Bildung einer dichten und feuchtigkeitsundurchlässigen Passivierung 122 mit einer hohen Robustheit gegen ein Eindringen von Feuchtigkeit. Ein Beispiel ist eine Passivierung 122 aus einem durch niederdruck- oder plasmaverstärkte chemische Dampfabscheidung gebildeten Siliciumnitrid (LP-CVD- oder PE-CVD-Si₃N₄). Die metallischen Materialien der ersten Metallschicht 131 widerstehen den verhältnismäßig hohen Temperaturen, bei denen die dichte Passivierung gebildet wird. In diesem Fall muss die Abscheidung der LP-CVD-Si₃N₄-Passivierungsschicht vor der Abscheidung der zweiten Metallschicht 132 ausgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine LP-CVD-Si₃N₄-Schicht als eine erste Passivierungsschicht 122a gebildet. Die erste Passivierungsschicht 122a kann dünner als eine zweite Passivierungsschicht 122b oder eine andere zusätzliche Passivierungsschicht sein. Dies verringert die thermischen Spannungen, die durch das Abscheiden der LP-CVD-Si₃N₄-Schicht induziert werden. Es ist jedoch auch möglich, eine Si₃N₄-Schicht durch plasmaverstärkte chemische Dampfabscheidung (PE-CVD-Si₃N₄) zu bilden. Diese Schichten stellen auch einen guten Schutz vor Feuchtigkeit bereit, wenngleich die LP-CVD-Si₃N₄-Schichten den PE-CVD-Si₃N₄-Schichten überlegen sind. Zusätzlich zur verbesserten Dichte gegen ein Eindringen von Feuchtigkeit zeigt LP-CVD-Si₃N₄ auch bessere elektrische Eigenschaften und verringert die Drift der Sperrspannung, die manchmal beobachtet wird, wenn PE-CVD-Si₃N₄-Passivierungsschichten verwendet werden. Eine Kombination einer LP-CVD-Si₃N₄-Schicht mit einer PE-CVD-Si₃N₄-Schicht ist auch möglich. Im Allgemeinen weist die LP-CVD-Si₃N₄-Schicht eine verringerte Defektdichte, geringere eingesperrte Ladungen und eine erheblich verringerte Verunreinigungsdichte im Vergleich mit PE-CVD-Si₃N₄-Schichten auf.
Zusätzlich hierzu kann die Passivierung 122 wenigstens eine von einer Oxidschicht, einer Siliciumnitridschicht und einer Oxynitridschicht aufweisen. Die Kombination von zwei oder mehr Schichten unterschiedlicher Materialien oder alternierender Schichten ist auch möglich. Ein Beispiel ist eine Kombination einer unteren Oxidschicht mit einer Siliciumnitridschicht. Si₃N₄-Schichten, ob durch LP-CVD oder PE-CVD gebildet, können als die obere Deckschicht einer Doppelschicht oder eines Mehrschichtstapels, einschließlich der Passivierung 122, gebildet werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite Metallschicht 132 dicker als die erste Metallschicht 131, wie in 1 dargestellt ist. Die zweite Metallschicht 132 dient hauptsächlich als Kontaktstelle zum Bereitstellen einer äußeren Verbindung, beispielsweise für Bonddrahtverbindungen oder Lötverbindungen. Im Unterschied dazu bildet die erste Metallschicht 131 die metallischen Strukturen im Randabschlussbereich 104. Wenn die erste Metallschicht 131 dünner ausgebildet wird als die üblicherweise verwendete dicke Metallisierung, können die topographischen Höhendifferenzen an Stufen im Randabschlussbereich 104 verringert werden, wodurch das Risiko, dass eine Korrosion auftritt, weiter verringert wird. Die reduzierte Topographie der Metallstrukturen im Randabschlussbereich 104 ist auch für die Bildung der Passivierung 122 und für das Abdecken von dieser vorteilhaft, insbesondere wenn die vorstehend erwähnten dichten LP-CVD-Si₃N₄-Schichten gebildet werden.
Die erste Metallschicht 131 kann eine Dicke von etwa 30 nm bis etwa 1000 nm, insbesondere von etwa 100 nm bis etwa 500 nm, aufweisen. Im Unterschied dazu kann die zweite Metallschicht 132 eine Dicke von etwa 1 µm bis etwa 30 µm, insbesondere von etwa 3 µm bis etwa 7 µm, aufweisen.
Ein spezifisches Beispiel ist eine 300 nm dicke erste Metallschicht 131 aus WTi und eine 3,2 µm dicke zweite Metallschicht aus AlSiCu.
Eine Kombination einer ersten Metallschicht 131, welche dünner als die zweite Metallschicht 132 ist, und einer guten Passivierung 122, beispielsweise aus LP-CVD-Si₃N₄, erzeugt in Bezug auf die Robustheit gegen eine elektrochemische Verschlechterung überlegene Ergebnisse.
Die Kombination einer dicken zweiten Metallschicht 132 und einer dünnen ersten Metallschicht 131 aus einem metallischen Material, das elektrochemisch stabiler ist als das metallische Material der zweiten Metallschicht 132, zeigt auch eine verbesserte thermomechanische Zyklusstabilität und eine höhere mechanische Lastkapazität. Für eine äußere elektrische Verbindung verwenden moderne Ansätze das Löten an Zuleitungsrahmen oder DCB (Direkt-Kupfer-gebondet), welche ein Diffusionsbonden und ein Sintern unter Verwendung von Silberpasten einschließen. Diese Ansätze wenden einen hohen Kontakt- oder Flächendruck an, um eine gute mechanische und elektrische Verbindung zu erhalten. Wenn hohe Lasten auf Metallstrukturen angewendet werden, die beispielsweise aus Al oder AI-Legierungen bestehen, können die Metallstrukturen verformt werden. Die Verformung der Metallstrukturen kann auf die Passivierung übertragen werden und darin Risse hervorrufen. 14 zeigt ein Beispiel, bei dem infolge eines mechanischen Aufpralls auf eine mit Al bezeichnete dicke AI-Metallisierung Risse in der Siliciumnitridpassivierung, als SNIT bezeichnet, gebildet werden.
Solche Risse werden durch elektrische Tests unmittelbar nach der Herstellung der Halbleitervorrichtung häufig nicht offenbart. Die Risse können Defekte bilden, die ein Eindringen von Feuchtigkeit ermöglichen, sodass möglicherweise fehlerhaft funktionierende Vorrichtungen versendet werden. Die Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtungen wird demgemäß erheblich beeinträchtigt, insbesondere wenn die Vorrichtung in einer feuchten Umgebung verwendet wird. Das Risiko einer mechanisch induzierten Rissbildung kann erheblich verringert werden, wenn die Metallstrukturen im Randabschlussbereich 104 nicht durch die zweite Metallschicht 132 gebildet werden, sondern nur durch die erste Metallschicht 131 gebildet werden, sodass die Verformung der dicken Metallstrukturen im aktiven Bereich 103 nicht auf die Metallstrukturen im Randabschlussbereich 104 übertragen wird oder, wenn sie übertragen wird, die Metallstrukturen im Randabschlussbereich 104 in einem viel geringeren Maße beeinflusst.
Der hier beschriebene Ansatz ist auch für Kupfermetallisierungen nützlich, wobei Cu oder eine Cu-Legierung als Kontaktmetall zur Bildung der dicken zweiten Metallschicht 132 verwendet wird. Die erste Metallschicht 131 kann als ein Barrieremetall gegen eine Kupferdiffusion wirken und vollständig zwischen der zweiten Metallschicht 132 und dem Halbleitersubstrat 100 gebildet werden.
Wie in 1 dargestellt ist, weist die Halbleitervorrichtung ferner wenigstens ein erstes Dotierungsgebiet 112 und ein zweites Dotierungsgebiet 113 auf, die voneinander beabstandet sind. Das erste Dotierungsgebiet 112, das vom zweiten Leitfähigkeitstyp ist, kann beispielsweise das Anodengebiet einer Diode sein. Das zweite Dotierungsgebiet 113 kann ein Schutzring in der Art eines p-leitenden Schutzrings oder ein p-leitender Kanalstopper sein. Beide Dotierungsgebiete 112, 113 sind in einem Driftgebiet 111 des Halbleitersubstrats 100 gebildet. Das Driftgebiet 111 ist vom ersten Leitfähigkeitstyp, der typischerweise der n-Typ ist. Der Haupt-pn-Übergang der Halbleitervorrichtung ist durch den pn-Übergang 114 zwischen dem ersten Dotierungsgebiet und dem Driftgebiet 111 gebildet.
Das erste Dotierungsgebiet 112 kann auch das so genannte Bodygebiet eines FETs oder eines IGBTs sein.
Die erste Metallschicht 131 kann gemäß einer Ausführungsform wenigstens einen ersten Metallabschnitt 131a und einen zweiten Metallabschnitt 131b aufweisen, die voneinander beabstandet sind. Der erste Metallabschnitt 131a der ersten Metallschicht 131 kann in Ohmschem Kontakt mit dem ersten Dotierungsgebiet 112 stehen, und der zweite Metallabschnitt 131b der ersten Metallschicht 131 kann in Ohmschem Kontakt mit dem zweiten Dotierungsgebiet 113 stehen. Der erste Metallabschnitt 131a kann eine Feldplatte bilden. Die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Metallabschnitt 131a der ersten Metallschicht 131 und dem ersten Dotierungsgebiet 112 kann, wie in der Ausführungsform aus 1 dargestellt ist, durch die zweite Metallschicht 132 bereitgestellt werden, die in direktem Kontakt mit dem ersten Dotierungsgebiet 112 steht und dieses vollständig bedeckt.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Halbleitervorrichtung ferner eine Isolierschicht 121 auf, die im Randabschlussbereich 104 zwischen der ersten Seite 101 des Halbleitersubstrats 100 und der ersten Metallschicht 131, insbesondere zwischen dem Driftgebiet 111 und der ersten Metallschicht 131, angeordnet ist. Die Isolierschicht 121 kann beispielsweise aus SiO₂ bestehen. Die Isolierschicht 121 kann Öffnungen aufweisen, um einen elektrischen Kontakt der ersten Metallschicht 131 mit ausgewählten Bereichen des Halbleitersubstrats 100 im Randabschlussbereich 104 zu ermöglichen. Ein Beispiel ist in 1 dargestellt, wobei der zweite Metallabschnitt 131b der ersten Metallschicht 131 in elektrischem Kontakt mit dem zweiten Dotierungsgebiet 113 steht. Der erste Metallabschnitt 131a und der zweite Metallabschnitt 131b sind typischerweise elektrisch voneinander isoliert.
Wie in 1 dargestellt ist, bedeckt die elektrisch isolierende Passivierung 122 die erste Metallschicht 131, einschließlich des ersten und des zweiten Metallabschnitts 131a, 131b, im Randabschlussbereich 104 vollständig und lässt die zweite Metallschicht 132 im aktiven Bereich 103 frei. Die erste Metallschicht 131, insbesondere der erste Metallabschnitt 131a der ersten Metallschicht 131, bildet wenigstens eine Feldplatte im Randabschlussbereich 104. Die zweite Metallschicht 132 bildet eine Kontaktstelle für eine äußere elektrische Verbindung. Gemäß dieser Ausführungsform werden die Metallstrukturen im aktiven Bereich 103 nur durch die zweite Metallschicht 132 gebildet, während die Metallstrukturen im Randabschlussbereich 104 nur durch die erste Metallschicht 131 gebildet werden. Beide Metallschichten 131, 132 können am Übergang zwischen dem aktiven Bereich 103 und dem Randabschlussbereich 104 elektrisch miteinander verbunden werden.
Die erste Metallschicht 131 bildet eine erste Metallstruktur 131, die sich lateral weiter zum Außenrand 119 hin erstreckt als das erste Dotierungsgebiet 112 und die zweite Metallschicht 132, wodurch eine zweite Metallstruktur 132 gebildet ist. Die erste und die zweite Metallstruktur 131, 132 können jeweils einen, zwei oder mehr Metallabschnitte aufweisen, die voneinander beabstandet sind, wie nachstehend weiter beschrieben wird.
Eine dritte Metallschicht 133 kann auf der zweiten Seite 102 des Halbleitersubstrats 100 und in Ohmschem Kontakt damit gebildet werden. Abhängig vom Typ der Halbleitervorrichtung, bildet die dritte Metallschicht 133 die Kathodenmetallisierung im Fall einer Leistungsdiode, eine Drain-Metallisierung im Fall eines FETs und eine Kollektormetallisierung im Fall eines IGBTs. Im Fall einer Leistungsdiode oder eines FETs wird ein stark dotiertes Gebiet 117 mit dem gleichen Leitfähigkeitstyp wie das Driftgebiet 111 zwischen dem Driftgebiet 111 und der dritten Metallschicht 133 gebildet. Optional kann ein nicht dargestelltes Feldstoppgebiet, das vom gleichen Leitfähigkeitstyp ist wie das Driftgebiet 111, jedoch höher dotiert ist als das Driftgebiet 111, zwischen dem Driftgebiet 111 und dem hoch dotierten Gebiet 117 angeordnet werden. Im Fall eines IGBTs ist das hoch dotierte Gebiet 117 von einem Leitfähigkeitstyp, der zu jenem des Driftgebiets 111 komplementär ist. Das hoch dotierte Gebiet 117 stellt auch einen guten Ohmschen Kontakt zur dritten Metallschicht 133 bereit.
Abhängig vom Typ der Halbleitervorrichtung, bildet die zweite Metallschicht 132 die Anodenmetallisierung im Fall einer Leistungsdiode, eine Source-Metallisierung im Fall eines FETs und eine Emittermetallisierung im Fall eines IGBTs.
Gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform liegt das zweite Dotierungsgebiet 113 während des Sperrmodus der Halbleitervorrichtung auf einem elektrischen Potential, das zwischen dem an die dritte Metallschicht 133 angelegten elektrischen Potential und dem an die zweite Metallschicht 132 angelegten elektrischen Potential liegt. Eine resistive Verbindung zwischen dem zweiten Dotierungsgebiet 113 und der dritten Metallschicht 133 wird typischerweise durch den Außenrand 119 bereitgestellt, welche infolge des Trennprozesses mehrere Kristalldefekte aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform weist ein Halbleitersubstrat 100 demgemäß eine erste Seite 101, eine der ersten Seite 101 gegenüberliegende zweite Seite 102, einen aktiven Bereich 103, einen Außenrand 119 und einen zwischen dem Außenrand 119 und dem aktiven Bereich 103 angeordneten Randabschlussbereich 104 auf. Zumindest eine erste Metallstruktur 131 ist auf der ersten Seite 101 des Halbleitersubstrats 100 zumindest im Randabschlussbereich 104 angeordnet. Zumindest eine zweite Metallstruktur 132 ist auf der ersten Seite 101 des Halbleitersubstrats 100 nur im aktiven Bereich 103 angeordnet. Eine elektrisch isolierende Passivierung 122 bedeckt die erste Metallstruktur 131 im Randabschlussbereich 104 und lässt die zweite Metallstruktur 132 im aktiven Bereich 103 frei. Die erste Metallstruktur 131 besteht aus einem metallischen Material, das elektrochemisch stabiler ist als ein metallisches Material der zweiten Metallstruktur 132.
Um die Korrosionsbeständigkeit der Vorrichtungen zu beurteilen, die nur durch die erste Metallschicht 131 gebildete Metallstrukturen im Randabschlussbereich 104 aufweisen, wurden Proben präpariert und einem H3TRB-Test unterzogen, der bei einer Temperatur von 85 °C, einer relativen Feuchtigkeit von 85 % und einer Sperrspannung zwischen 50 % und 100 % der Nennsperrspannung der Halbleitervorrichtung ausgeführt wird. 13A zeigt eine Probe, bei der die Metallstrukturen im Randabschlussbereich 104 durch Aluminiumschichten gebildet sind. Die Metallstrukturen in dieser spezifischen Probe sind Metallringstrukturen 351. 13A zeigt Segmente von sieben Ringstrukturen mit einem erhöhten lateralen Abstand, was für Ringstrukturen in Randabschlussbereichen typisch ist. Der Test wurde unter Verwendung eines IGBTs mit einer Nennsperrspannung von 1700 V ausgeführt. Der IGBT wurde 1000 Stunden lang dem H3TRB-Test unterzogen. Der H3TRB-Test wurde bei einer Temperatur von 85 °C, einer hohen relativen Feuchtigkeit von etwa 85 % und bei einer Spannung von 80 % der Nennsperrspannung ausgeführt.
Die Testprobe gemäß dem hier beschriebenen Ansatz ist in 13B dargestellt, und sie weist auch sieben Metallringstrukturen 352 auf. Die Metallringstrukturen 352 im Randabschlussbereich 104 bestehen jedoch aus einer WTi-Legierung. Die Probe aus 13A mit den üblicherweise verwendeten AI-Metallstrukturen im Randabschlussbereich 104 zeigt Defekte, insbesondere an den Rändern der Metallringstrukturen 351. Im Unterschied dazu waren an den Metallringstrukturen 352 nach den vorstehenden Tests keine Defekte beobachtbar, wie in 13B klar dargestellt ist. Dies zeigt, dass aus einem elektrochemisch stabileren Metall bestehende Metallstrukturen eine geringere Korrosionsanfälligkeit aufweisen, wodurch die Zuverlässigkeit der Vorrichtungen verbessert ist.
Die Halbleitervorrichtung kann ferner ein Chip-Formteil 125 aus einem von jenem der Passivierung 122 verschiedenen Material aufweisen. Typischerweise kapselt das Chip-Formteil 125 das Halbleitersubstrat 100, einschließlich Bondverbindungen, vollständig ein, während die Passivierung 122 die zweite Metallschicht 132 im aktiven Bereich 103 freilässt. Das Chip-Formteil 125 kann aus einem Kunststoffmaterial bestehen.
Mit Bezug auf 2 wird eine weitere Ausführungsform beschrieben. Die Halbleitervorrichtung aus 2 weist eine erste Metallschicht 131 auf, die sich auch im aktiven Bereich 103 erstreckt und unter der zweiten Metallschicht 132 angeordnet ist. Gemäß der Ausführungsform aus 1 steht die zweite Metallschicht 132 in direktem Kontakt mit dem ersten Dotierungsgebiet 112, während die zweite Metallschicht 132 in 2 nicht in direktem Kontakt mit dem ersten Dotierungsgebiet 112 steht. Die erste Metallschicht 131 oder wie in 2 dargestellt der erste Metallabschnitt 131a der ersten Metallschicht 131 ist sandwichförmig zwischen der zweiten Metallschicht 132 und dem ersten Dotierungsgebiet 112 angeordnet und kann als ein Barrierematerial oder ein den Kontakt verbesserndes Material wirken. Daher ist die zweite Metallschicht 132 auf der ersten Metallschicht 131 angeordnet und steht in Kontakt damit.
Die Bildung der ersten Metallschicht 131 oder zumindest von Abschnitten der ersten Metallschicht 131 zwischen dem Halbleitersubstrat 100 und der zweiten Metallschicht 132 ist insbesondere für Kupfermetallisierungen vorteilhaft, wobei Cu oder eine Cu-Legierung als Hauptmaterial für die dicke zweite Metallschicht 132 verwendet wird. Die erste Metallschicht 131 wirkt als eine Diffusionssperre gegen die Diffusion von Cu und zum Verhindern eines direkten Kontakts und einer Reaktion zwischen Cu und dem Halbleitermaterial des Halbleitersubstrats 100. Geeignete Materialien für die erste Metallschicht 131, die auch als Sperre wirkt, sind beispielsweise WTi, Ta/TaN und Ti/TiN.
Mit Bezug auf 3 wird eine weitere Ausführungsform beschrieben. Die Halbleitervorrichtung aus 3 weist eine erste Metallschicht 131 auf, die sich teilweise in den aktiven Bereich 103 erstreckt und auf der zweiten Metallschicht 132 angeordnet ist. Die zweite Metallschicht 132 steht in direktem Kontakt mit dem Halbleitersubstrat 100 und, wie in 3 dargestellt ist, in direktem Kontakt mit dem ersten Dotierungsgebiet 112. Die erste Metallschicht 131a bedeckt den peripheren Bereich der zweiten Metallschicht 132 und steht in direktem Kontakt mit der zweiten Metallschicht 132. Daher sind zumindest Abschnitte der ersten Metallschicht 131 auf der zweiten Metallschicht 132 angeordnet und stehen in Kontakt damit. 3 zeigt, dass der erste Metallabschnitt 131a der ersten Metallschicht 131 teilweise auf der zweiten Metallschicht 132 angeordnet ist und in Kontakt damit steht. Der zweite Metallabschnitt 131b der ersten Metallschicht 131 ist nicht auf der zweiten Metallschicht 132 angeordnet und steht nicht in Kontakt mit der zweiten Metallschicht 132, sondern ist elektrisch davon isoliert.
Die erste Metallschicht 131 schützt auch teilweise die zweite Metallschicht 132, wo die erste Metallschicht 131 die zweite Metallschicht 132 bedeckt. Es ist auch möglich, dass die erste Metallschicht 131 die zweite Metallschicht 132 vollständig bedeckt. Eine teilweise Bedeckung der zweiten Metallschicht 132, sodass der zentrale Abschnitt davon freigelassen ist, ist besonders für DCB oder das Drahtbonden vorteilhaft, weil AI- und Cubasierte Metalle duktiler sind als die verhältnismäßig harten Materialien der ersten Metallschicht 131.
Mit Bezug auf 4 wird eine weitere Ausführungsform beschrieben. Im Unterschied zu den Ausführungsformen aus den 1 bis 3, worin eine Halbleitervorrichtung mit einer durch den ersten Metallabschnitt 131a der ersten Metallschicht 131 gebildeten großen Feldplatte dargestellt ist, weist die Halbleitervorrichtung aus 4 mehrere Metallringe 141a bis 141c auf, die durch getrennte Abschnitte der ersten Metallschicht 131 gebildet sind. Der erste Metallabschnitt 131a ist hier in direktem Kontakt mit dem ersten Dotierungsgebiet 112 gebildet und wirkt als Barrierematerial für das metallische Material der zweiten Metallschicht 132. Die zweite Metallschicht 132 bedeckt den ersten Metallabschnitt 131a der ersten Metallschicht 131 im aktiven Bereich 103. Bei möglichen Modifikationen der Ausführungsform aus 4 ist der erste Metallabschnitt 131a nur im Übergangsbereich zwischen dem aktiven Bereich 103 und dem Randabschlussbereich 104 gebildet, d.h. im peripheren Bereich der zweiten Metallschicht 132, ähnlich 1. Bei einer weiteren möglichen Modifikation ist die erste Metallschicht 131 nicht im aktiven Bereich 103 gebildet. Die letztgenannte Modifikation ist möglich, wenn keine Barriere für die zweite Metallschicht 132 erforderlich ist. Bei einer anderen Modifikation kann der erste Metallabschnitt 131a auf der zweiten Metallschicht 132 im peripheren Bereich davon gebildet werden, wie in 3 angegeben ist.
Die Metallringe 141a bis 141c sind jeweils getrennte Metallstrukturen, die voneinander beabstandet sind und nicht in Ohmschem Kontakt miteinander stehen. Jeder der Metallringe 141a bis 141c steht in Ohmschem Kontakt mit einer jeweiligen p-Ringstruktur 115a bis 115c, die im Randabschlussbereich 104 gebildet ist. Jede p-Ringstruktur 115a bis 115c bildet ein getrenntes Dotierungsgebiet, das von benachbarten p-Ringstrukturen 115a bis 115c beabstandet ist und auch vom ersten Dotierungsgebiet 112 und vom zweiten Dotierungsgebiet 113 beabstandet ist. Die p-Ringstrukturen 115a bis 115c können auch als erste und zweite Dotierungsgebiete bildend angesehen werden. Die p-Ringstrukturen 115a bis 115c sind „schwebend“ in Bezug auf ihr elektrisches Potential.
Eine elektrische Isolation zwischen den Metallringen 141a bis 141c und dem n-dotierten Driftgebiet 111 ist durch die Isolierschicht 121 bereitgestellt, welche Öffnungen oder Gräben aufweist, um zu ermöglichen, dass die Metallringe 141a bis 141c ihre jeweilige p-Ringstruktur 115a bis 115c kontaktieren. Die drei Metallringe 141a bis 141c, die in 4 dargestellt sind, bilden auch einen dritten, vierten und fünften Metallabschnitt der ersten Metallschicht 131. Der zweite Metallabschnitt 131b bildet hier einen Kanalstopper und steht in elektrischem Kontakt mit dem zweiten Dotierungsgebiet 113. Die Anzahl der Metallringe 141a bis 141c ist nicht auf drei beschränkt, sondern kann eine beliebige Anzahl sein. Die 13A und 13B zeigen Proben mit sieben Metallringen.
Mit Bezug auf 5 wird eine weitere Ausführungsform erläutert. Der Randabschlussbereich 104 weist gemäß dieser Ausführungsform ein Dotierungsgebiet 116 mit einer lateral veränderlichen Dotierungskonzentration (VLD) auf. Das Dotierungsgebiet 116 wird als VLD-Gebiet 116 bezeichnet. Das VLD-Gebiet 116 ist ebenso wie das erste Dotierungsgebiet 112 vom p-Typ und steht in direktem Kontakt damit. Die Dotierungskonzentration des VLD-Gebiets 116 nimmt vom ersten Dotierungsgebiet 112 zum Außenrand 119 allmählich ab, ohne den Außenrand 119 oder das zweite Dotierungsgebiet 113 zu erreichen, sodass ein Abschnitt des n-dotierten Driftgebiets 111 zwischen dem Außenrand des VLD-Gebiets 116 und dem zweiten Dotierungsgebiet 113 verbleibt. Die abnehmende Dotierungskonzentration des VLD-Gebiets 116 ist durch die mehreren gestrichelten Linien angegeben, welche verschiedene Implantationen zur Bildung des VLD-Gebiets 116 repräsentieren können.
Gemäß der Ausführungsform aus 5 ist der erste Metallabschnitt 131a der ersten Metallschicht 131 im aktiven Gebiet 103 gebildet und sandwichförmig zwischen dem ersten Dotierungsgebiet 112 und der zweiten Metallschicht 132 ausgebildet. Die erste Metallschicht 131 kann hier als Sperrschicht für die zweite Metallschicht 132 wirken. Bei einer Modifikation wird der erste Metallabschnitt 131a der ersten Metallschicht 131, ähnlich 1, nur im peripheren Bereich der zweiten Metallschicht 132 gebildet. Bei einer anderen Modifikation wird der erste Metallabschnitt 131a, ähnlich 3, auf der zweiten Metallschicht 132 gebildet. Der zweite Metallabschnitt 131b ist vom ersten Metallabschnitt 131a beabstandet und steht in Ohmschem Kontakt mit dem zweiten Dotierungsgebiet 113.
Die Isolierschicht 121, welche das VLD-Gebiet 116 bedeckt, kann aus einem elektroaktiven Dielektrikum, beispielsweise einem halb isolierenden Material in der Art diamantartigen Kohlenstoffs (DLC), bestehen.
6 zeigt eine Draufsicht der ersten Seite einer Halbleitervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die Halbleitervorrichtung kann eine Leistungsvorrichtung in der Art eines FETs oder IGBTs sein und weist einen ersten Metallabschnitt 231a und einen zweiten Metallabschnitt 231b einer ersten Metallschicht 231 auf, die im Randabschlussbereich der Halbleitervorrichtung gebildet ist. Die Halbleitervorrichtung weist auch eine zweite Metallschicht 232 auf, die einen Gate-Ring 232b und eine zentrale Source-Metallisierung 232a aufweist. Der Bereich innerhalb des Gate-Rings 232b wird hier als der aktive Bereich angesehen, während der Bereich, der sich außerhalb des Gate-Rings 232b befindet, als der Randabschlussbereich angesehen wird. Die erste Metallschicht 231 und die zweite Metallschicht 232 können aus den jeweiligen metallischen Materialien bestehen, wie vorstehend beschrieben wurde.
Der erste und der zweite Metallabschnitt 231a und 231b der ersten Metallschicht 231 bilden Metallringe, die im Randabschlussbereich angeordnet sind und den aktiven Bereich lateral umgeben, wie vorstehend beschrieben wurde.
Die Halbleitervorrichtung weist mehrere Zellen 260 auf, deren Orte durch die dunklen Linien in 6 angegeben sind. Es sei bemerkt, dass 6 nur eine sehr schematische Darstellung ist. Jede Zelle 260 weist eine beispielsweise aus Polysilicium bestehende Gateelektrode auf. 6 zeigt eine Polysiliciumschicht 261, welche mehrere Gates bildet, die in 6 nicht sichtbar sind, weil sie von der Source-Metallisierung 232a bedeckt sind.
Die zweite Metallschicht 232 weist auch eine Gate-Kontaktstellenstruktur auf, die durch einen Gate-Finger 232d elektrisch mit dem Gate-Ring 232b verbunden ist. Gemäß der in 6 dargestellten Ausführungsform sind die Source-Metallisierung 232a (erster Metallabschnitt), der Gate-Ring 232b, die Gate-Kontaktstelle 232d und der Gate-Finger 232c Teil der zweiten Metallschicht 232. Der Gate-Ring 232b, die Gate-Kontaktstelle 232d und der Gate-Finger 232c bilden zusammen einen zweiten Metallabschnitt und stehen auch in elektrischem Kontakt mit der Polysiliciumschicht 261, welche die Gates jeder Zelle 260 bildet. Im Unterschied dazu ist die Source-Metallisierung 232a durch eine Isolierschicht, die in 6 nicht dargestellt ist, elektrisch von der Polysiliciumschicht 261 isoliert.
Wie in 6 dargestellt ist, kann die zweite Metallschicht 232 daher auch einen ersten Metallabschnitt 232a, der die Source-Metallisierung bildet, und einen zweiten Metallabschnitt 232b, 232c und 232d, der den Gate-Ring, die Gate-Finger und die Gate-Kontaktstelle bildet, aufweisen, wobei der erste und der zweite Abschnitt 232a und 232b voneinander beabstandet sind und nicht in Ohmschem Kontakt miteinander stehen. Der erste Metallabschnitt 232a kann in Ohmschem Kontakt mit dem ersten Dotierungsgebiet und/oder einem anderen Dotierungsgebiet in der Art der Sourcegebiete jeder Zelle 260 stehen.
Eine weitere Ausführungsform ist in 7 dargestellt, worin eine Draufsicht einer Halbleitervorrichtung mit einem Substrat 300 gezeigt ist. Die zweite Metallschicht 332 bildet eine große Kontaktstelle, die im aktiven Bereich der Halbleitervorrichtung angeordnet ist und diesen bedeckt. Die erste Metallschicht 331 weist einen ersten Metallabschnitt 331a, der die periphere Kante der zweiten Metallschicht 332 teilweise überlappt, und einen zweiten Metallabschnitt 331b, der eine Metallringstruktur bildet, auf. Der erste Metallabschnitt 331a der ersten Metallschicht 331 bildet ähnlich 3 eine Feldplatte.
Bei einer Modifikation ist der erste Metallabschnitt 331a auch im aktiven Bereich gebildet und ist die zweite Metallschicht 332 auf dem ersten Metallabschnitt 331a der ersten Metallschicht 331 gebildet, wie in 2 dargestellt ist. Die in 1 dargestellte Modifikation, wobei der erste Metallabschnitt 331a das erste Dotierungsgebiet 112 unbedeckt lässt, ist auch möglich.
Mit Bezug auf die 8A bis 8F wird ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform beschrieben. Ein Halbleitersubstrat 100 mit einer ersten Seite 101, einer der ersten Seite 101 gegenüberliegenden zweiten Seite 102, einem aktiven Bereich 103, einem Außenrand 119 und einem Randabschlussbereich 104, der zwischen dem Außenrand 119 und dem aktiven Bereich 103 angeordnet ist, ist bereitgestellt. Die Halbleitervorrichtung weist ferner Dotierungsgebiete in der Art von Sourcegebieten, Bodygebieten, eines Driftgebiets und eines Drain-Gebiets für einen Leistungs-FET oder eines Anodengebiets, eines Driftgebiets und eines Kathodengebiets für eine Leistungsdiode auf. 8A zeigt ein erstes Dotierungsgebiet 112, welches ein p-dotiertes Anodengebiet und ein n-dotiertes Driftgebiet 111 bildet, und ein zweites Dotierungsgebiet 113, welches einen p-dotierten Kanalstopper bildet.
Eine Isolierschicht 121, beispielsweise eine Oxidschicht, ist auf der ersten Seite 101 des Halbleitersubstrats 100 ausgebildet. Die Isolierschicht 121 kann zum Außenrand 119 hin eine zunehmende Dicke aufweisen. Die Dicke kann stufenweise oder allmählich zunehmen. Es ist auch möglich, dass die Isolierschicht 121 zwei oder mehr voneinander beabstandete Abschnitte aufweist, die jeweils zum Außenrand 119 hin eine zunehmende Dicke aufweisen.
Eine erste Metallschicht 131, die ein erstes metallisches Material aufweist, ist auf der ersten Seite 101 des Halbleitersubstrats 100 zumindest im Randabschlussbereich 104 ausgebildet. 8A zeigt eine Abscheidung der ersten Metallschicht 131 auf der Oberseite der Halbleitervorrichtung. Das erste metallische Material kann aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus TiW, Ti/TiN, WN, W, Ta/TaN, WTiN, Siliciden, wie WSi₂, CoSi₂, TiSi₂, hoch dotiertem Poly-Silicium und Kombinationen davon besteht. Die Abscheidung dieser Materialien kann unter Verwendung eines Sputterns, reaktiver Sputtertechnologien oder physikalischer Dampfabscheidungstechnologien oder Kombinationen davon ausgeführt werden.
Wie in 8B dargestellt ist, wird eine erste Maske 151 gebildet und anschließend als Ätzmaske verwendet. Die erste Maske 151 kann eine Resistmaske oder eine Hartmaske sein. Die erste Metallschicht 131 wird selektiv zur ersten Maske 151, zum Halbleitersubstrat 100 und zur Isolierschicht 121 geätzt. Das Ätzen kann unter Verwendung eines chemischen Nassätzprozesses, eines chemischen Trockenätzprozesses oder einer Kombination beider Prozesse ausgeführt werden. Das Ätzen der ersten Metallschicht 131 legt das erste Dotierungsgebiet 112 im aktiven Bereich 103 frei und führt zur Bildung eines ersten Metallabschnitts 131a und eines zweiten Metallabschnitts 131b, wie vorstehend beschrieben, oder zur Bildung einer anderen Metallstruktur im Randabschlussbereich 104 in der Art von Metallringen und Feldplatten.
Nach dem Entfernen der ersten Ätzmaske 151 wird eine zweite Metallschicht 132 aus einem zweiten metallischen Material abgeschieden, wie in 8D dargestellt ist. Das zweite metallische Material wird aus der Gruppe ausgewählt, die aus AI, AISi, AlSiCu, AICu, Cu und Kombinationen davon besteht. Die Abscheidung dieser Materialien kann unter Verwendung von Sputtertechniken, physikalischen Verdampfungstechniken, stromlosen oder elektrogalvanischen Abscheidungstechniken oder Kombinationen davon ausgeführt werden.
Eine erste Passivierungsschicht 122a, wie in den 1 und 2 dargestellt, kann nach der Entfernung der ersten Ätzmaske 151 und vor dem Abscheiden der zweiten Metallschicht 132 auf der ersten Metallschicht 131 gebildet werden, wie in 8C dargestellt ist. Die erste Passivierungsschicht 122a wird unter Verwendung einer Maske 153 und eines Ätzprozesses strukturiert, um aus dem aktiven Bereich 103 entfernt zu werden. Diese Prozessvariation ist besonders vorteilhaft, wenn ein durch chemische Niederdruck-Dampfabscheidung abgeschiedenes Siliciumnitrid (LP-CVD-Si₃N₄) gebildet wird, weil die Abscheidung solcher Schichten bei Temperaturen oberhalb von 400 °C ausgeführt wird, die von einem Al-basierten Material nicht überstanden werden. Falls andere Materialien, wie Kupfer, für die zweite Metallschicht 132 verwendet werden, kann eine erste Passivierungsschicht 122a nach der Bildung der zweiten Metallschicht 132 gebildet werden. Die strukturierte erste Passivierungsschicht 122a, die bei dieser Prozessvariation unterhalb der zweiten Metallschicht 132 angeordnet wird, ist in 8D dargestellt. Die erste Passivierungsschicht 122a bedeckt das Randabschlussgebiet 104, während sie den aktiven Bereich 103 freilässt.
Eine zweite Maske 152 wird auf der zweiten Metallschicht 132 gebildet, und die zweite Metallschicht 132 wird unter Verwendung der zweiten Maske 152 als Ätzmaske geätzt, wie in 8F dargestellt ist. Die zweite Maske 152 kann eine Resistmaske oder eine Hartmaske sein. Durch dieses Ätzen wird die zweite Metallschicht 132 vom Randabschlussbereich 104 entfernt oder zumindest erheblich von dem Außenrand 119 abgenommen, sodass hauptsächlich die erste Metallschicht 131 im Randabschlussbereich 104 verbleibt. Die zweite Metallschicht 132 wird selektiv zur zweiten Maske 152, zur ersten Passivierungsschicht 122a und zur Isolierschicht 121 geätzt. Falls keine erste Passivierungsschicht 122a gebildet wurde, wird die zweite Metallschicht 132 selektiv zur zweiten Maske 152, zur ersten Metallschicht 131 und zur Isolierschicht 121 geätzt. Beispielsweise ist ein nasschemisches Ätzen der zweiten Metallschicht 132 aus AI oder einer AI-Legierung sehr selektiv in Bezug auf TiW, das für die erste Metallschicht 131 verwendet werden kann. Das Ätzen kann unter Verwendung eines chemischen Nassätzprozesses, eines chemischen Trockenätzprozesses oder einer Kombination beider Prozesse ausgeführt werden.
Das Ätzen der zweiten Metallschicht 132 kann auch zur Bildung einer zentralen Source-Metallisierung und einer Gate-Ringstruktur, wie vorstehend angegeben, oder zu anderen Metallstrukturen im aktiven Bereich 103 führen.
Das Entfernen der zweiten Metallschicht 132 vom Randabschlussbereich 104 verringert auch topologische Höhendifferenzen und legt die erste Metallschicht 131 frei, die weniger korrosionsanfällig ist, wie vorstehend beschrieben wurde.
Wie in 8F dargestellt ist, wird dann eine zweite Passivierungsschicht 122b gebildet, beispielsweise durch eine PE-CVD-Abscheidung von Si₃N₄, um den Randabschlussbereich 104 vollständig zu bedecken, während der zentrale Abschnitt des aktiven Bereichs 103 und insbesondere die zweite Metallschicht 132 freiliegend gelassen werden. Die erste und die zweite Passivierungsschicht 122a, 122b bilden zusammen die Passivierung 122 der Vorrichtung, wie in den 1 und 2 dargestellt ist.
Nach der Bildung äußerer Verbindungen mit der zweiten Metallschicht 132, beispielsweise durch Bonddrähte, und nach der Bildung einer dritten Metallschicht auf der zweiten Seite des Halbleitersubstrats 100, wie in 1 angegeben ist, wird das Halbleitersubstrat 100 vollständig in ein Chip-Formteil 125 eingekapselt.
Die Ausführungsform aus den 8A bis 8F bildet und ätzt demgemäß die erste Metallschicht 131 und bildet und ätzt anschließend die zweite Metallschicht 132.
Mit Bezug auf die 9A bis 9E wird eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung beschrieben. Diese Ausführungsform ähnelt der Ausführungsform aus den 8A bis 8F, und es werden daher nur die Unterschiede detailliert beschrieben. Das Verfahren beginnt auch wie in 8A angegeben und weist die Bildung der ersten Metallschicht 131 auf, wie in 9A dargestellt ist. Dann wird, wie in 9B dargestellt, die erste Maske 151 gebildet, die anders als in 8B auch den aktiven Bereich 103 bedeckt. Das anschließende Ätzen der ersten Metallschicht 131 entfernt daher die erste Metallschicht 151 nicht vom aktiven Bereich 103. Die erste Metallschicht 131 verbleibt daher im aktiven Bereich 103 auf dem Halbleitersubstrat 100 und schützt dort das freigelegte erste Dotierungsgebiet 112. Die erste Metallschicht 131 kann daher auch als Sperrschicht wirken.
Die restlichen Prozesse, die in den 9C bis 9B dargestellt sind, gleichen im Wesentlichen jenen, die in den 8D bis 8F dargestellt sind.
Die 9A bis 9E zeigen eine Prozessvariation, wobei eine erste Passivierung 122a nicht vor der Abscheidung der zweiten Metallschicht 132 gebildet wird und eine einzige Passivierung 122 nach dem Ätzen der zweiten Metallschicht 132 gebildet wird. Bei einer Prozessvariation kann auch eine strukturierte erste Passivierungsschicht 122a, welche die erste Metallschicht 131 im aktiven Bereich 103 freilässt, nach der Bildung der ersten Metallschicht 131 und vor der Abscheidung der zweiten Metallschicht 132 gebildet werden, während eine zweite oder irgendwelche weitere Passivierungsschicht 122b nach dem Abscheiden und der Strukturierung des zweiten Metalls 132 gebildet werden können, wie in den 8A bis 8F dargestellt ist.
Daher besteht der Hauptunterschied zwischen der Ausführungsform aus den 9A bis 9E und der Ausführungsform aus den 8A bis 8F darin, dass die erste Metallschicht 131 nicht vom aktiven Bereich 103 entfernt wird.
Mit Bezug auf die 10A bis 10E wird ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform beschrieben. Das Verfahren beginnt ähnlich wie bei den vorstehenden Ausführungsformen. Ein Halbleitersubstrat 100 mit einer ersten Seite 101, einer der ersten Seite 101 gegenüberliegenden zweiten Seite 102, einem aktiven Bereich 103, einem Außenrand 119 und einem Randabschlussbereich 104, der zwischen dem Außenrand 119 und dem aktiven Bereich 103 angeordnet ist, wird wie vorstehend beschrieben bereitgestellt. Eine Isolierschicht 121 wird auf der ersten Seite 101 des Halbleitersubstrats 100 gebildet.
Im Unterschied zu den Verfahren aus den 8A bis 8F und 9A bis 9E wird die zweite Metallschicht 132 aus einem zweiten metallischen Material zuerst gebildet, wie in 10A dargestellt ist. Das zweite metallische Material wird aus der Gruppe ausgewählt, die aus AI, AISi, AlSiCu, AICu, Cu und Kombinationen davon besteht.
Dann wird, wie in 10B dargestellt ist, eine erste Maske 151 gebildet und anschließend als Ätzmaske für das Ätzen der zweiten Metallschicht 132 selektiv zur ersten Maske 151, zum Halbleitersubstrat 100 und zur Isolierschicht 121 verwendet. Das Ätzen kann unter Verwendung eines chemischen Nassätzprozesses, eines chemischen Trockenätzprozesses oder einer Kombination beider Prozesse ausgeführt werden. Das Ätzen der zweiten Metallschicht 132 legt die Strukturen im Randabschlussbereich 104 frei.
Nach dem Entfernen der ersten Ätzmaske 151 wird eine erste Metallschicht 132 aus einem zweiten metallischen Material abgeschieden, wie in 10C dargestellt ist. Das erste metallische Material kann aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus TiW, Ti/TiN, WN, Ta/TaN, W, WTiN, Siliciden und Kombinationen davon besteht. Die erste Metallschicht 131 bedeckt die zweite Metallschicht 132 auch vollständig.
Anschließend wird eine zweite Maske 152 auf der ersten Metallschicht 131 gebildet und als Ätzmaske verwendet, wie in 10D dargestellt ist. Die erste Metallschicht 131 wird in Bezug auf die zweite Maske 151, die zweite Metallschicht 132, die Isolierschicht 121 und das Halbleitersubstrat 100 selektiv geätzt. Durch dieses Ätzen wird die erste Metallschicht 132 vom aktiven Bereich 103 entfernt, und es werden ein erster Metallabschnitt 131a und ein zweiter Metallabschnitt 131b gebildet. Das Ätzen kann unter Verwendung eines chemischen Nassätzprozesses, eines chemischen Trockenätzprozesses oder einer Kombination beider Prozesse ausgeführt werden.
Schließlich wird eine Passivierung 122 gebildet, wie vorstehend beschrieben.
Die Ausführungsform aus den 10A bis 10E bildet demgemäß zuerst die zweite Metallschicht 132 und ätzt diese und bildet anschließend die erste Metallschicht 131 und ätzt diese.
Mit Bezug auf die 11A bis 11C wird eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung beschrieben. Das Verfahren beginnt ähnlich den Ausführungsformen aus den 8A und 9A, d.h. die erste Metallschicht 131 wird zuerst gebildet. Anders als bei den Ausführungsformen aus den 8A bis 8F und 9A bis 9E wird die zweite Metallschicht 132 gebildet, bevor die erste Metallschicht 131 strukturiert wird. Dies ist in 11A dargestellt, worin auch die Bildung einer ersten Maske 151 auf der zweiten Metallschicht 132 dargestellt ist.
Bei einem weiteren Prozess wird die zweite Metallschicht 132 selektiv in Bezug auf die erste Maske 151 und die erste Metallschicht 131 geätzt, um die zweite Metallschicht 132 vom Randabschlussbereich 104 zu entfernen. Das Ätzen legt die erste Metallschicht 131 im Randabschlussbereich 104 frei.
Anschließend wird, wie in 11B dargestellt ist, eine zweite Maske 152 zum Ätzen der ersten Metallschicht 131 gebildet. Unter Verwendung der zweiten Maske 152 als Ätzmaske wird die erste Metallschicht 131 durch irgendwelche der vorstehend erwähnten Prozesse geätzt. Die resultierende Struktur, wie in 11C dargestellt ist, kann jener gleichen, die in 9D dargestellt ist. Schließlich wird eine Passivierung 122 gebildet, wie vorstehend beschrieben wurde.
Mit Bezug auf die 12A bis 12C wird eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung beschrieben. Das Verfahren beginnt ähnlich der Ausführungsform aus 11A, d.h. die erste Metallschicht 131 wird zuerst gebildet, woraufhin die zweite Metallschicht 132 abgeschieden wird, wie in 12A dargestellt ist.
Bei einem weiteren Prozess wird eine erste Maske 151 auf der zweiten Metallschicht 132 gebildet. Die erste Maske 151 wirkt als gemeinsame Maske für das Ätzen der ersten und der zweiten Metallschicht 131, 132. Die erste Maske 151 definiert die endgültigen Strukturen der ersten Metallschicht 131 und kann auch teilweise die endgültige Struktur der zweiten Metallschicht 132 definieren. Unter Verwendung irgendwelcher der vorstehend beschriebenen Ätzprozesse werden die erste und die zweite Metallschicht 131, 132 geätzt. Dieses Ätzen kann in zwei Schritten ausgeführt werden, die für die erste und die zweite Metallschicht 131, 132 jeweils spezifisch sind. Die resultierende Struktur ist in 12B dargestellt.
Wie in 12C dargestellt ist, wird eine zweite Maske 152 auf der zweiten Metallschicht 132 gebildet, um die zweite Metallschicht 132 aus dem Randabschlussbereich 104 zu entfernen. Dieses Ätzen der zweiten Metallschicht 132 wird selektiv in Bezug auf die erste Metallschicht 131 und die zweite Maske 152 ausgeführt. Wie vorstehend beschrieben, kann eine Al-basierte zweite Metallschicht 132 hoch selektiv in Bezug auf eine erste Metallschicht 131 aus TiW geätzt werden.
Alternativ wird die erste Maske 151 durch eine weitere Maske strukturiert, und es wird keine getrennte zweite Ätzmaske gebildet. Wenn die erste Maske 151 beispielsweise eine Hartmaske ist, kann diese Hartmaske unter Verwendung einer Resistmaske restrukturiert werden, um die erste Maske 151 aus dem Randabschlussbereich 104 „abzunehmen“ und die zweite Metallschicht 132 im Randabschlussbereich 104 freizulegen. Die so strukturierte erste Maske 151 wirkt dann als die zweite Maske für die Entfernung der zweiten Metallschicht 132 aus dem Randabschlussbereich 104.
Schließlich wird eine Passivierung 122 gebildet, wie vorstehend beschrieben.
Wie durch die 8A bis 8F, 9A bis 9E, 10A bis 10E, 11A bis 11C und 12A bis 12C angegeben ist, kann die Strukturierung der ersten und der zweiten Metallschicht 131, 132 getrennt in Prozessblöcken oder teilweise gemeinsam ausgeführt werden. Auch kann die Reihenfolge der Prozesse umgekehrt werden, sodass die zweite Metallschicht 132 vor der ersten Metallschicht 131 gebildet werden kann. Typischerweise wird die Bildung eines Dotierungsgebiets abgeschlossen, bevor die erste und die zweite Metallschicht 131, 132 gebildet werden.
Bezugszeichenliste

100, 200, 300: Halbleitersubstrat
101: erste Seite / erste Fläche
102: zweite Seite
103: aktiver Bereich
104: Randabschlussbereich
111: Driftgebiet
112: erstes Dotierungsgebiet
113: zweites Dotierungsgebiet
114: pn-Übergang
115a, 115b, 115c: p-Ring
116: VLD-Gebiet
117: Feldstoppgebiet
119: Außenrand
121: Isolierschicht
122: Passivierung
122a: erste Passivierungsschicht
122b: zweite Passivierungsschicht
125: Chip-Formteil
131, 231, 331: erste Metallschicht / erste Metallstruktur
131a, 231a, 331a: erster Metallabschnitt
131b, 231b, 331b: zweiter Metallabschnitt
132, 232, 332: zweite Metallschicht / zweite Metallstruktur
232a: erster Metallabschnitt / Source-Metallisierung
232b: zweiter Metallabschnitt / Gate-Ring
232c: zweiter Metallabschnitt / Gate-Finger
232d: zweiter Metallabschnitt / Gate-Kontaktstelle
133: dritte Metallschicht / dritte Metallstruktur
141a, 141b, 141c: Metallring
151: erste Maske
152: zweite Maske
260: FET-Zelle
261: Polysiliciumschicht

Claims

Halbleitervorrichtung, aufweisend: ein Halbleitersubstrat (100) mit einer ersten Seite (101), einer der ersten Seite (101) gegenüberliegenden zweiten Seite (102), einem aktiven Bereich (103), einem Außenrand (119) und einem Randabschlussbereich (104), der zwischen dem Außenrand (119) und dem aktiven Bereich (103) angeordnet ist, und eine Metallisierungsstruktur (131, 132), die auf der ersten Seite (101) des Halbleitersubstrats (100) angeordnet ist und wenigstens eine erste Metallschicht (131) aus einem ersten metallischen Material und eine zweite Metallschicht (132) aus einem zweiten metallischen Material aufweist, wobei das erste metallische Material elektrochemisch stabiler ist als das zweite metallische Material, eine Isolierschicht (121), die im Randabschlussbereich (104) zwischen der ersten Seite (101) des Halbleitersubstrats (100) und der ersten Metallschicht (131) angeordnet ist, wobei sich die erste Metallschicht (131) lateral weiter zum Außenrand (119) erstreckt als die zweite Metallschicht (132), wobei das erste metallische Material aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus TiW, Ti/TiN, WN, W, Ta/TaN, WTiN, Siliciden, wie WSi₂, CoSi, TiSi und Kombinationen davon, besteht.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Metallschicht (131) auf und in Kontakt mit der zweiten Metallschicht (132) angeordnet ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Metallschicht (132) auf und in Kontakt mit der ersten Metallschicht (131) angeordnet ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Metallschicht (132) dicker ist als die erste Metallschicht (131).
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das zweite metallische Material aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus AI, AISi, AlSiCu, AICu, Cu und Kombinationen davon besteht.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welche ferner eine elektrisch isolierende Passivierung (122) aufweist, welche zumindest teilweise die erste Metallschicht (131) im Randabschlussbereich (104) bedeckt und die zweite Metallschicht (132) im aktiven Bereich (103) freilässt.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Passivierung (122) die erste Metallschicht (131) bedeckt und teilweise von der zweiten Metallschicht (132) bedeckt ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welche ferner wenigstens ein erstes Dotierungsgebiet (112) und ein zweites Dotierungsgebiet (113, 115) aufweist, die voneinander beabstandet sind, wobei die erste Metallschicht (131) wenigstens einen ersten Metallabschnitt (131a) und einen zweiten Metallabschnitt (131b) umfasst, die voneinander beabstandet sind, wobei der erste Metallabschnitt (131a) der ersten Metallschicht (131) in Ohmschem Kontakt mit dem ersten Dotierungsgebiet (112) steht und der zweite Metallabschnitt (131b) der ersten Metallschicht (131) in Ohmschem Kontakt mit dem zweiten Dotierungsgebiet (113, 115) steht.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, welche ferner eine elektrisch isolierende Passivierung (122) aufweist, welche die erste Metallschicht (131) im Randabschlussbereich (104) vollständig bedeckt und die zweite Metallschicht (132) im aktiven Bereich (103) freilässt, wobei die erste Metallschicht (131) wenigstens eine Feldplatte im Randabschlussbereich (104) bildet und wobei die zweite Metallschicht (132) eine Kontaktstelle für eine äußere elektrische Verbindung bildet.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, welche ferner wenigstens einen Metallring (151) aufweist, der auf der ersten Seite (101) des Halbleitersubstrats (100) im Randabschlussbereich (104) angeordnet ist, wobei der Metallring (134) den aktiven Bereich (103), bei Betrachtung auf die erste Seite (101) des Halbleitersubstrats (100), lateral umgibt und wobei der Metallring (134) durch die erste Metallschicht (131) gebildet ist.
Halbleitervorrichtung, aufweisend: ein Halbleitersubstrat (100) mit einer ersten Seite (101), einer der ersten Seite (101) gegenüberliegenden zweiten Seite (102), einem aktiven Bereich (103), einem Außenrand (119) und einem Randabschlussbereich (104), der zwischen dem Außenrand (119) und dem aktiven Bereich (103) angeordnet ist; wenigstens eine erste Metallstruktur (131) auf der ersten Seite (101) des Halbleitersubstrats (100) zumindest im Randabschlussbereich (104); wenigstens eine zweite Metallstruktur (132) auf der ersten Seite (101) des Halbleitersubstrats (100) nur im aktiven Bereich (103); und eine elektrisch isolierende Passivierung (122), welche die erste Metallstruktur (131) im Randabschlussbereich (104) bedeckt und die zweite Metallstruktur (132) im aktiven Bereich (103) freilässt; wobei die erste Metallstruktur (131) aus einem metallischen Material besteht, das elektrochemisch stabiler ist als ein metallisches Material der zweiten Metallstruktur (132) wobei das metallische Material der ersten Metallstruktur aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus TiW, Ti/TiN, WN, W, Ta/TaN, WTiN, Siliciden, wie WSi₂, CoSi, TiSi, und Kombinationen davon, besteht.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11, welche ferner ein erstes Dotierungsgebiet (112) aufweist, das im aktiven Bereich (103) und in Ohmschem Kontakt mit der zweiten Metallstruktur (132) angeordnet ist, wobei die erste Metallstruktur (131) in Ohmschem Kontakt mit dem zweiten Dotierungsgebiet (113) steht und wobei sich die erste Metallstruktur (131) lateral weiter zum Außenrand (119) erstreckt als das erste Dotierungsgebiet (112) und die zweite Metallstruktur (132).
Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Halbleitersubstrats (100) mit einer ersten Seite (101), einer der ersten Seite (101) gegenüberliegenden zweiten Seite (102), einem aktiven Bereich (103), einem Außenrand (119) und einem Randabschlussbereich (104), der zwischen dem Außenrand (119) und dem aktiven Bereich (103) angeordnet ist; Bilden einer Isolierschicht (121) auf der ersten Seite (101) des Halbleitersubstrats (100); Bilden einer ersten Metallschicht (131) aus einem ersten metallischen Material auf der Isolierschicht (121) zumindest im Randabschlussbereich (104), wobei das erste metallische Material aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus TiW, Ti/TiN, WN, W, Ta/TaN, WTiN, Siliciden, wie WSi₂, CoSi, TiSi, und Kombinationen davon, besteht; Bilden einer zweiten Metallschicht (132) aus einem zweiten metallischen Material auf der ersten Seite (101) des Halbleitersubstrats (100) im aktiven Bereich, wobei das erste metallische Material elektrochemisch stabiler ist als das zweite metallische Material; Strukturieren der ersten Metallschicht (131) und der zweiten Metallschicht (132), sodass sich die erste Metallschicht (131) im Randabschlussbereich (104) lateral weiter zum Außenrand (119) erstreckt als die zweite Metallschicht (132).
Verfahren nach Anspruch 13, welches ferner umfasst: Bilden der zweiten Metallschicht (132) auf der ersten Metallschicht (131); Bilden einer ersten Maske (151) auf der zweiten Metallschicht (132); Ätzen der zweiten Metallschicht (132) und der ersten Metallschicht (131) selektiv zur ersten Maske (151); Bilden einer zweiten Maske (152) auf der geätzten zweiten Metallschicht (132); und Ätzen der zweiten Metallschicht (131) selektiv zur zweiten Maske (152).
Verfahren nach Anspruch 13, welches ferner umfasst: Bilden der zweiten Metallschicht (132) auf der ersten Metallschicht (131); Bilden einer ersten Maske (151) auf der zweiten Metallschicht (132); Ätzen der zweiten Metallschicht (132) selektiv zur ersten Maske (151) und zur ersten Metallschicht (131), um Abschnitte der ersten Metallschicht (131) im Randabschlussbereich (104) freizulegen; Bilden einer zweiten Maske (152) auf der geätzten zweiten Metallschicht (132) und den freiliegenden Abschnitten der ersten Metallschicht (131); und Ätzen der ersten Metallschicht (131) selektiv zur zweiten Maske (152).
Verfahren nach Anspruch 13, welches ferner umfasst: Bilden einer ersten Maske (151) auf der ersten Metallschicht (131); Ätzen der ersten Metallschicht (131) unter Verwendung der ersten Maske (151) als Ätzmaske; Bilden der zweiten Metallschicht (132) auf der geätzten ersten Metallschicht (131); Bilden einer zweiten Maske (152) auf der zweiten Metallschicht (132); und Ätzen der zweiten Metallschicht (132) unter Verwendung der zweiten Maske (152) als Ätzmaske.
Verfahren nach Anspruch 13, welches ferner umfasst: Bilden einer ersten Maske auf der zweiten Metallschicht (132); Ätzen der zweiten Metallschicht (132) unter Verwendung der ersten Maske (151) als Ätzmaske zum Entfernen von Abschnitten der zweiten Metallschicht (132), die im Randabschlussbereich (104) angeordnet sind; Bilden der ersten Metallschicht (131) auf der geätzten zweiten Metallschicht (132); Bilden einer zweiten Maske (152) auf der ersten Metallschicht (131); und Ätzen der ersten Metallschicht (131) unter Verwendung der zweiten Maske (152) als Ätzmaske.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, welches ferner umfasst: Bilden einer ersten Passivierungsschicht (122a) auf der ersten Metallschicht (131), bevor die zweite Metallschicht (132) gebildet wird; und Strukturieren der ersten Passivierungsschicht (122a), um zumindest einen Abschnitt des aktiven Bereichs (104) freizulegen.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Bilden der Passivierungsschicht (122a) umfasst: Bilden einer Siliciumnitridschicht auf der ersten Metallschicht (131) durch chemische Niederdruck-Dampfabscheidung.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, welches ferner umfasst: Bilden einer zweiten Passivierungsschicht (122b) auf der zweiten Metallschicht (132) und auf Abschnitten der ersten Passivierungsschicht (122a), die nicht von der zweiten Metallschicht (132) bedeckt sind; und Strukturieren der zweiten Passivierungsschicht (122b) zum Freilegen zumindest eines Abschnitts der zweiten Metallschicht (132) im aktiven Bereich (104).