半导体设备 - 豆丁网雷火竞技

　　(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号(45)授权公告日(21)申请号0.7(22)申请日2021.09.03(30)优先权数据2020.09.0417/458,1022021.08.26US(73)专利权人意法半导体股份有限公司地址意大利阿格拉布里安扎(72)发明人(74)专利代理机构北京市金杜律师事务所11256代理人(51)Int.Cl.H01L23/31(2006.01)H01L29/868(2006.01)H01L29/872(2006.01)H01L21/04(2006.01)H01L21/56(2006.01)(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利(54)实用新型名称半导体设备(57)摘要本公开的实施例涉及半导体设备。一种半导体设备，包括：半导体本体；钝化层的第一锚固元件，突出到半导体本体的第一表面中，钝化层在半导体本体的第一表面上延伸并且突出到半导体本体和第一表面中的第一腔体中，并且第一锚固元件包括：第一部分，以及第二部分，与第一部分重叠，第二部分比第一部分更接近第一表面，其中第一锚固元件将钝化层固定到半导体本体。利用本公开的实施例有利地增加了电子设备的可靠性，特别是当该电子设备经受高温变化且在反向偏置情况下操作时。权利要求书2页说明书12页附图8页CN2164130511.一种半导体设备，其特征在于，包括：半导体本体；钝化层的第一锚固元件，其突出到所述半导体本体的第一表面中，所述钝化层在所述半导体本体的所述第一表面上延伸并且突出到所述半导体本体和所述第一表面中的第一腔体中，并且所述第一锚固元件包括：第一部分，在所述半导体本体中在横切于所述第一表面的第一方向上与所述第一表面相距第一距离处，并且所述第一部分具有在横切于所述第一方向的第二方向上的第一尺寸；以及第二部分，与所述第一部分重叠，在所述半导体本体中在所述第一方向上从所述第一表面延伸到所述第一部分，并且所述第二部分具有第二尺寸，所述第二尺寸在所述第二方向上小于所述第一尺寸，所述第二部分比所述第一部分更接近所述第一表面，其中所述第一锚固元件将所述钝化层固定到所述半导体本体。2.根据权利要求1所述的半导体设备，其特征在于，还包括：至少一个第三注入区，在所述半导体本体中并且在所述第一方向上与所述第一表面相距第二距离处，第一注入区和第二注入区在所述第一方向上置在所述至少一个第三注入区与所述第一表面之间，并且所述第一注入区与所述至少一个第三注入区接触，所述至少一个第三注入区具有第三尺寸，所述第三尺寸在所述第二方向上大于所述第一尺寸和所述第二尺寸。3.根据权利要求1所述的半导体设备，其特征在于，所述第一锚固元件是在所述半导体本体的所述第一表面处的环形类型，并且所述第一锚固元件限定封闭的多边形形状。4.根据权利要求1所述的半导体设备，其特征在于，还包括：所述钝化层的至少一个第二锚固元件，在所述第一表面处的所述半导体本体中的至少第二腔体中突出，所述至少一个第二锚固元件将所述钝化层固定到所述半导体本体，并且所述至少一个第二锚固元件包第三部分，在所述半导体本体中在所述第一方向上与所述第一表面相距第二距离处，并且所述第三部分具有所述第一尺寸；以及第四部分，与所述第三部分重叠，在所述半导体本体中从所述第一表面延伸到所述第三部分，并且所述第四部分具有所述第二尺寸，以及其中所述第一锚固元件和所述至少一个第二锚固元件在所述半导体本体的所述第一表面处在所述第二方向上由第三距离彼此间隔开。5.一种半导体设备，其特征在于，包括：半导体本体，包括碳化硅；以及钝化层，在所述半导体本体的第一表面上方延伸，并且具有第一锚固元件，所述第一锚固元件在所述第一表面处突出到所述半导体本体中的第一腔体中，所述第一锚固元件将所述钝化层固定到所述半导体本体，所述第一锚固元件包括：第一部分，在所述半导体本体中在横切于所述第一表面的第一方向上与所述第一表面相距第一距离处，并且所述第一部分具有最大第一尺寸，所述最大第一尺寸在横切于所述第一方向的第二方向上；以及第二部分雷火竞技，与所述第一部分重叠，在所述半导体本体中从所述第一表面延伸到所述第CN216413051一部分，并且所述第二部分具有第二最大尺寸，所述第二最大尺寸在第二方向上并且小于所述第一尺寸，所述第二部分比所述第一部分更接近所述第一表面。6.根据权利要求5所述的半导体设备，其特征在于：所述第一腔体被所述半导体本体的壁部界定，并且具有与所述锚固元件的形状互补的形状；以及所述锚固元件通过互锁被固定在所述腔体处的所述半导体本体中。7.根据权利要求5所述的半导体设备，其特征在于，所述半导体本体包括：碳化硅衬底，具有第一导电性；以及碳化硅漂移层，在所述衬底上方延伸，包括所述第一表面，并且具有所述第一导电性，所述第一表面(52a)与所述衬底相对。8.根据权利要求7所述的半导体设备，其特征在于，还包括：至少一个第一掺杂区，具有与所述第一导电性相对的第二导电性，所述至少一个第一掺杂区在所述漂移层中并且在所述漂移层的所述第一表面处，所述至少一个第一掺杂区和所述漂移层形成至少一个相应的结势垒JB二极管；第一电端子，与所述至少一个第一掺杂区的第二表面欧姆接触，所述第一电端子包括与所述漂移层的所述第一表面共面的第三表面，并且所述第一电端子与所述漂移层的所述第一表面直接电接触，以便形成肖特基二极管，所述漂移层的所述第一表面与所述至少一个第一掺杂区并排；以及第二电端子，与所述衬底的背侧欧姆接触，与所述漂移层相对，其中所述JB二极管和所述肖特基二极管在所述第二方向上在所述第一电端子处彼此相邻。9.根据权利要求8所述的半导体设备，其特征在于，所述第一锚固元件是在所述半导体本体的所述第一表面处的环形类型，限定封闭的多边形形状，并且包围所述第一电端子。10.根据权利要求8所述的半导体设备，其特征在于，还包括：所述钝化层的至少一个第二锚固元件，在所述第一表面处的所述半导体本体中的至少第二腔体中突出，所述至少一个第二锚固元件将所述钝化层固定到所述半导体本体。11.根据权利要求10所述的半导体设备，其特征在于，所述第二锚固元件包括：第三部分，在所述半导体本体中在所述第一方向上与所述第一表面相距第二距离处，并且所述第三部分具有所述第一最大尺寸；以及第四部分，与所述第三部分重叠，在所述半导体本体中从所述第一表面延伸到所述第三部分，并且所述第四部分具有所述第二最大尺寸，其中所述第一锚固元件和所述至少一个第二锚固元件在所述半导体本体的所述第一表面处在所述第二方向上由第三距离彼此间隔开。CN216413051半导体设备技术领域[0001]本公开涉及一种电子设备、锚固元件、电子设备和电子装置。本公开涉及一种适于在热循环测试期间改善碳化硅(SiC)电子功率设备的可靠性的锚固元件。背景技术[0002]众所周知，半导体材料(具有宽带隙(例如具有大于1 .1eV的带隙的能量值E )、高热导率值、高操作频率和载流子的高饱和速度)被用于生产具体地用于功率应用的电子组件，诸如二极管或晶体管半导体。具有这种特征并且被设计用于制造电子组 件的材料是碳化硅(SiC)。具体地，呈各种多型体(例如3C‑SiC、4H‑SiC、6H‑SiC)的碳化硅在 先前所列出的特性方面优于硅。 [0003] 与被设置在硅衬底上的类似设备相比，被设置在碳化硅衬底上的电子设备具有许 多优点，诸如低接通状态输出电阻、低漏电流、高输出功率、高操作温度和高操作频率。 [0004] 然而，基于SiC的电子设备的开发和制造受到因素(诸如钝化层(被包括在所述电 子设备中且例如延伸到电子设备的SiC半导体本体上方)的电学和机械特性等)的限制。具 体地，已知使用聚合材料(例如聚酰亚胺)提供钝化层，这种情况使得能够承受电子设备的 高操作温度并且具有高介电强度，例如高于400kV/mm。详细地说，聚合材料的高介电强度保 证了钝化层将承受高电场，并且因此承受其间的高电位差，而不会发生电击穿，并且因此不 会变得导电。 [0005] 然而半导体设备，聚合材料具有高热膨胀系数(CTE)(例如针对材料聚苯并二恶唑—PIX的CTE ＝43e 1/K)，并且这会导致钝化层与SiC的粘附问题，SiC具有较低热膨胀系数(CTE＝3.8e‑6 [0006]具体地，当SiC经受大的温度变化(例如，它经受等于或大于大约200的操作温度 差异)时，钝化层与SiC之间的上述粘附问题可能在热循环测试(例如在大约‑50与大约+ 150之间被实行)期间或在电子设备的使用期间出现。由于钝化层与SiC之间的CTE的巨大 差异雷火竞技，所述大的温度变化在钝化层与SiC之间的界面处生成机械应力，这种情况可以导致钝 化层相对于SiC半导体本体的(至少部分)分层。 [0007] 在所述分层足够广泛的情况下(例如，在使得不再存在置不同电位处的电子 设备的两个金属化之间的钝化层的任何部分的情况下，因此这些金属化仅通过空气彼此分 开)，放电可以在该界面处生成，从而导致对电子设备本身的损坏。具体地，当电子设备在反 向偏置情况下被使用时，由于要承受的高电压差(例如大于1000V)，损坏电子设备的风险会 增加。 [0008] 上述问题的已知解决方案包括使用多个彼此不同的材料(例如依次为氮化硅、氧 化硅和聚酰亚胺)的介电层以在与SiC半导体本体的界面处形成适于限制机械应力的钝化 多层。然而，当电子设备在反向偏置情况下经受大的温度变化和高电压差时，这些解决方案 证明是无效的。 CN216413051 实用新型内容[0009] 本公开的目的是提供半导体设备，以至少部分地解决现有技术中存在的上述问 [0010]本公开的一方面提供了一种半导体设备，包括：半导体本体；钝化层的第一锚固元 件，其突出到所述半导体本体的第一表面中，所述钝化层在所述半导体本体的所述第一表 面上延伸并且突出到所述半导体本体和所述第一表面中的第一腔体中，并且所述第一锚固 元件包括：第一部分，在所述半导体本体中在横切于所述第一表面的第一方向上与所述第 一表面相距第一距离处，并且所述第一部分具有在横切于所述第一方向的第二方向上的第 一尺寸；以及第二部分，与所述第一部分重叠，在所述半导体本体中在所述第一方向上从所 述第一表面延伸到所述第一部分，并且所述第二部分具有第二尺寸，所述第二尺寸在所述 第二方向上小于所述第一尺寸，所述第二部分比所述第一部分更接近所述第一表面，其中 所述第一锚固元件将所述钝化层固定到所述半导体本体。 [0011] 根据一个或多个实施例，半导体设备还包括：至少一个第三注入区，在所述半导体 本体中并且在所述第一方向上与所述第一表面相距第二距离处，第一注入区和第二注入区 在所述第一方向上置在所述至少一个第三注入区与所述第一表面之间，并且所述第一 注入区与所述至少一个第三注入区接触，所述至少一个第三注入区具有第三尺寸，所述第 三尺寸在所述第二方向上大于所述第一尺寸和所述第二尺寸。 [0012] 根据一个或多个实施例，所述第一锚固元件是在所述半导体本体的所述第一表面 处的环形类型，并且所述第一锚固元件限定封闭的多边形形状。 [0013] 根据一个或多个实施例，半导体设备还包括：所述钝化层的至少一个第二锚固元 件，在所述第一表面处的所述半导体本体中的至少第二腔体中突出，所述至少一个第二锚 固元件将所述钝化层固定到所述半导体本体，并且所述至少一个第二锚固元件包括：第三 部分，在所述半导体本体中在所述第一方向上与所述第一表面相距第二距离处，并且所述 第三部分具有所述第一尺寸；以及第四部分，与所述第三部分重叠，在所述半导体本体中从 所述第一表面延伸到所述第三部分，并且所述第四部分具有所述第二尺寸，以及其中所述 第一锚固元件和所述至少一个第二锚固元件在所述半导体本体的所述第一表面处在所述

　　机械设备(电子机械设备)类电工电气(电工电气电器)行业半导体设备领域分析报告(研究报告)

　　雷火竞技

　　雷火竞技

　　雷火竞技

　　雷火竞技