[发明专利]锚固结构和啮合结构

说明书

本申请是2011年12月9日提交的序列号为No. 13/316205的专利申请的部分继续，所述专利申请是2008年4月30日提交的序列号为No. 12/112588的专利申请的部分继续，所述序列号为No. 12/112588的专利申请要求2007年4月30日提交的德国专利申请No. 10 2007 020 263.8的优先权，这些申请通过引用合并于此。

背景技术

本发明涉及一种可能例如在半导体器件领域中例如与（垂直）晶体管一起采用的锚固结构和啮合（intermeshing）结构或者夹持结构。

当开发新一代半导体器件，例如垂直功率晶体管或者DMOS功率晶体管（DMOS=双扩散金属氧化物半导体）时，提供部件的最高质量和可靠性是一个重要的目标。因此，最新一代的晶体管在其交付之前必须经受最严格的可靠性测试。关于这点，一个重要的测试是温度循环（TC）。在该测试期间，测试主要由半导体材料、绝缘体和金属制成的芯片或管芯与主要由塑料制成的外壳之间的相互作用。特别地，在该测试的情况下，关于封装工艺中利用的成型化合物与管芯的半导体材料之间的经常不同的膨胀系数的行为，检查成型之后或者封装工艺之后完成的器件的行为。

由于这些不同的膨胀系数的原因，芯片的边沿区在温度循环期间经常遭受也称为TC应力的特定负荷。尤其是在遭受TC应力的这些区中，可能发生各种失效场景，这对于实际的器件可能带来增大的可靠性风险。

如果可能的话，尤其是在芯片边沿区域中要避免这样的风险。对于非常大数量的器件而言，金属结构正是设置在芯片的边沿区域中，这些金属结构例如被实现用于接触器件的功能结构。就（垂直）晶体管而言，例如关于所谓的栅极流道（runner）结构的区域内的可靠性发生问题，所述栅极流道结构经常在芯片边沿的区域内延伸并且用于接触垂直晶体管的栅电极。在栅极流道结构的实例的情况下，可能发生在最坏的情况下栅极流道金属线完全脱离芯片表面并且抬离芯片表面。该效应也称为“抬升金属线”。

此外，也可能发生有关金属结构（即例如栅极流道金属线）仍然保持粘附到芯片表面，但是由于TC负荷的原因而来回如此多地移动，使得在对应TC测试结束时，其在若干地方明显移离其原始位置。这种效应也称为“移动金属线”。

这样的移动金属结构或者移动金属线经常在截面形状上也截然不同。例如，在测试开始时，它们具有近似对称的梯形形状，而在这样的测试结束时可以经常观察到高剪切的梯形。

可能例如仅仅由于有关器件中产生的热（取决于未来器件的应用）而很可能发生的这样的可靠性风险可能因此导致器件完全失效，因为器件的各功能区域不再连接或者不再完全连接。如果例如在（垂直）晶体管的情况下，栅极流道结构变得脱离或者移动，那么包括实际晶体管结构的有关器件的单元场（cell field）的区域中的一些单元可能不再受控制，使得垂直晶体管的电气特性将在操作过程中变化。

因此，如果垂直晶体管的实际单元场的部分由于抬离或者移动的金属结构的原因而失效，那么在进一步的操作期间可能发生单元场的其余单元变得过载，使得最终该垂直晶体管或者有关器件可能在操作期间损毁。

发明内容

一种用于半导体器件的金属结构的锚固结构的实施例包括锚固凹陷结构，该锚固凹陷结构包括至少一个悬伸侧壁，其中所述金属结构至少部分地设置在锚固凹陷结构内。

一种用于包括单元场并且在衬底上形成的器件的啮合结构的另外的实施例包括中间绝缘层，其是结构化的，使得中间绝缘层被至少一个接触孔中断。该啮合结构进一步包括中间绝缘层上用于连接单元场的金属结构以及包括多晶硅并且嵌入在衬底中形成且与接触孔对齐的凹陷内的支撑结构，其中该支撑结构不是单元场的一部分，并且其中金属结构通过接触孔向上延伸到该金属结构与其粘附连接的支撑结构。

啮合结构的另一实施例包括包含主表面的衬底以及邻接衬底主表面的单晶半导体。啮合结构进一步包括在衬底主表面内的单晶半导体中形成的凹陷、在衬底主表面上形成的绝缘层以及导体层结构。导体层结构包括在绝缘层上形成并且通过绝缘层的孔延伸到凹陷中的金属层以及在凹陷底部的多晶硅，其中该多晶硅邻接金属层。

半导体器件的另一个实施例包括衬底、在衬底中形成的有源区域、在衬底表面上形成的绝缘层以及在绝缘层上形成且接触有源区域的金属层，其中凹陷形成于衬底中并且填充有多晶硅，并且其中金属层延伸通过绝缘层中的孔并且粘附到多晶硅。

附图说明

下面，将参照附图更详细地解释本发明的实施例，其中：