[发明专利]包括金属层的功率器件

说明书

本公开涉及包括金属层的功率器件。功率半导体器件包括：具有边缘的衬底、设置在衬底上方的绝缘层、设置在绝缘层上方并且包括第一部分和第二部分的金属层、设置在金属层上方的涂覆层以及覆盖衬底、绝缘层、金属层和涂覆层的保护层。第一部分具有第一厚度并且第二部分具有大于第一厚度的第二厚度，并且第二部分设置成比第一部分更远离衬底的边缘。

相关申请的交叉引用

本公开要求于2019年12月13日提交的美国非临时申请第16/714249号的优先权，该申请的全部内容以引用方式并入本文以用于所有目的。

技术领域

本公开涉及功率半导体器件，具体地讲涉及包括金属层的功率器件。

背景技术

功率半导体器件用于许多不同的行业。这些行业中的一些行业，诸如电信、计算和收费系统，正在迅速地发展。

功率半导体器件可具有用于保护集成电路(IC)免受物理或化学侵蚀的封装结构。例如，此类封装结构包括衬底、一个或多个绝缘层、金属层和包封层。该封装结构的组成材料之间的热膨胀系数(CTE)的失配可引起热变形和应力，这可使功率半导体器件的产率、使用寿命和可靠性恶化。例如，在功率半导体器件的制造过程期间，可在封装结构的一个或多个绝缘层中产生拉伸应力，从而导致在这些绝缘层中出现裂纹而降低功率半导体器件的产率。

发明内容

本申请的实施方案涉及包括衬底和金属层的功率半导体器件，其中该衬底具有边缘并且该金属层包括第一部分和第二部分。该第二部分设置成比该第一部分更远离该衬底的边缘。该金属层的第一部分具有小于第二部分的第二厚度的第一厚度，并且因而减小在热过程期间施加在第一部分上的应力。

在实施方案中，功率半导体器件包括：具有边缘的衬底、设置在衬底上方的绝缘层、设置在绝缘层上方并且包括第一部分和第二部分的金属层、设置在金属层上方的涂覆层以及覆盖衬底、绝缘层、金属层和涂覆层的保护层。该第一部分具有第一厚度并且该第二部分具有大于该第一厚度的第二厚度，并且该第二部分设置成比第一部分更远离衬底的边缘。

在上述器件的实施方案中，该第一部分的第一厚度在1μm至2μm的范围内，并且该第二部分的第二厚度在4μm至5μm的范围内。

在上述器件的实施方案中，该第一部分和该第二部分形成单个集成主体。

在上述器件的实施方案中，该第一部分的外边缘与该第二部分的外边缘之间的距离等于或大于20μm。

在上述器件的实施方案中，该第一部分与该第二部分间隔开4μm至8μm范围内的距离。

在上述器件的实施方案中，该涂覆层具有大于9μm的厚度。

在上述器件的实施方案中，该涂覆层包括多个部分，该多个部分中的相邻对间隔开20μm至40μm范围内的距离。

在上述器件的实施方案中，该保护层具有3.4*10^-6/℃至8.0*10^-6/℃范围内的热膨胀系数(CTE)，并且该衬底具有4.2*10^-6/℃至4.4*10^-6/℃范围内的CTE。

在实施方案中，形成功率半导体器件的方法包括：在衬底上方形成绝缘层，在绝缘层上方形成第一金属材料层，在第一金属材料层上方形成第二金属材料层，蚀刻第二金属材料层以形成第二金属图案，以及蚀刻第一金属材料层以形成第一金属图案。该第二金属图案的外边缘设置成比第一金属图案的外边缘更远离该衬底的边缘。

在上述方法的实施方案中，该方法进一步包括：在第一金属材料层与第二金属材料层之间形成蚀刻停止材料层，以及蚀刻该蚀刻停止材料层以形成蚀刻停止层。该第一金属图案具有在1μm至2μm范围内的厚度，并且该第一金属图案、该蚀刻停止层和该第二金属图案的厚度总和在4μm至5μm的范围内。

附图说明