与去除半导体装置中寄生传导相关的装置、系统和方法_2

文档序号:8516174阅读:来源:国知局
的半导体装置100。导电区111和112经配置以提供到异质接面区110的低电阻导电路径。在一个实施例中,第一半导体区104和第二半导体区105可经杂质掺杂以形成导电区111和112。例如,离子植入工艺可提供一定浓度的杂质,所述杂质将半导电区转换成导电区。在另一实施例中,导电区111和112可由不同材料形成,例如,通过从第一半导体材料104和第二半导体材料105的区域去除材料以形成凹陷和在所述凹陷处沉积金属。此外,在一些实施例中,导电区111和112可不同地定位,或视将制造的半导体装置的类型而定,可添加或省略导电区。
[0020]如图4所示,栅极区113与异质接面区110对准且可包含个别材料或绝缘材料、导电材料或半导电材料的经堆叠材料。栅极区113提供用于将电场传递到异质接面区110的导电路径。介电材料115使栅极区113与导电区111和112电绝缘。介电材料115也使载体120 (在图4中不可见)与所述半导体材料电绝缘。半导体装置100也包含互连件121到123,所述互连件延伸穿过介电材料115且经配置以提供到栅极区113和导电区111和112的电连接。互连件121到123可(例如)使用光微影工艺和蚀刻工艺图案化介电材料115而形成。可在介电材料115的经图案化部分中沉积金属材料(例如,钨或铜)以形成欧姆接触。在一些实施例中,视半导体装置100的配置而定,可使用更多或更少互连件。
[0021]图5展示使用(例如)用于薄化外延衬底201的背面研磨、蚀刻、平坦化或其它工艺从外延衬底201去除材料后的半导体装置100。通过从外延衬底201去除材料,可减少或消除所述导电区之间的寄生传导。明确地说,去除外延衬底材料201使贯穿外延衬底201的块体的寄生传导路径530的大小减少。外延衬底201的完全去除相应地使寄生传导路径530全部消除。在一些实施例中,也可薄化或去除缓冲材料208以减少或消除贯穿缓冲材料的另一可能寄生传导路径532。在其它实施例中,可薄化第一半导体材料104的块体区106以进一步减少寄生传导。
[0022]图6展示将第一半导体材料104和第二半导体材料105耦合到载体衬底620后的半导体装置100。载体衬底620的实施例可包含半导体晶片、裸片或其它合适材料或衬底。如图6所示,载体衬底620经预先形成以包含与介电材料115的特征对准的特征。例如,载体衬底620可包含经配置以与互连件121到123对准的贯穿衬底的电极627到629。在图6的实施例中,贯穿衬底的电极627到629是通过经图案化的金属接合线625耦合到互连件121到123。在一个实施例中,贯穿衬底的电极627到629为贯穿衬底的硅穿孔(TSV)。在其它实施例中,载体衬底620可与例如金属迹线或接合焊垫的其它特征对准。
[0023]载体衬底620的实施例可以多种方式与第一半导体材料104和第二半导体材料105耦合。例如,额外或替代材料或中间材料可使载体衬底620与第一半导体材料104和第二半导体材料105相互耦合,所述材料例如接合焊垫、凸块接合、粘着剂、环氧树脂或其它导电和/或绝缘材料。在一些实施例中,未预先形成载体衬底620。可省略贯穿衬底的电极627到629,或可在将载体衬底620附接到介电材料115之后形成所述电极。此外,虽然未说明,但可使用额外介电和金属化结构以完成半导体装置100内或到位于芯片上或外的其它装置的电连接的合适网络。
[0024]并且,在一些实施例中,可在去除外延衬底201之前将载体120耦合到第一半导体材料104和第二半导体材料105 (参看图5)。例如,可在从外延衬底201去除材料之前将图6中的载体衬底620耦合到介电材料115。在这些实施例中,载体120在衬底材料和/或材料从缓冲材料208或第一半导体材料104的去除期间提供对半导体装置100的结构支撑。所述结构支撑也可于在不同制造步骤之间输送半导体装置100时支撑半导体装置100。
[0025]图7和8为说明根据所述技术的另一实施例的半导体装置700的一部分的部分示意截面图。半导体装置700为半导体装置100的实施例且以类似于图2到6的方法的方式形成。然而,半导体装置700具有为载体120的替代实施例的载体材料720。载体材料720包含通过介电材料115耦合到第一半导体材料104和第二半导体材料105的金属材料740。金属材料740的合适材料包含电镀金属,例如,电镀铜或含铜合金。金属材料740可具有经配置以提供结构支撑的厚度tl。在一个实施例中,金属材料740具有ΙΟΟμπι或以上的厚度。在其它实施例中,载体材料720包含多个金属材料或不同材料的材料组合。
[0026]图8展示图案化金属材料740以形成金属触点841到843后的半导体装置700。例如,可使用光微影工艺和蚀刻工艺来界定金属材料740中的金属触点841到843的图案。在一个实施例中,界定所述图案,以使得触点843为栅极触点且触点841和842为晶体管装置的源极触点和漏极触点。
[0027]图9到11为说明根据所述技术的另一实施例的制造方法中的选定步骤处的半导体装置900的部分示意截面图。半导体装置900为半导体装置100的实施例且以类似于图2到6的方法的方式形成。然而,半导体装置900包含互连件951和952,所述互连件延伸穿过第一半导体材料104且电耦合到导电区111和112。可(例如)通过在第一半导体材料104中蚀刻一图案(例如,通过光阻剂或其它掩模材料)和在第一半导体材料104的经图案化部分中沉积合适金属来形成互连件951和952。
[0028]如图9所示,载体920包含衬底954和通过互连件123电耦合到栅极区113的接合材料956。在此配置中,异质接面区110电耦合到半导体装置900的相对侧。因此,异质接面区110在第一半导体材料104和第二半导体材料105的半导体堆叠102的相对侧处电耦合。图10展示耦合到另一衬底或结构1060(例如,半导体晶片、裸片、材料,或其它合适衬底、材料或材料的堆叠)的半导体装置900的第一半导体材料104。在一个实施例中,衬底/结构1060包含电耦合到互连件951和952的一或多个金属接合线1062。在另一实施例中,衬底/结构1060通过接合引线、凸块接合或其它特征(未图示)而耦合到互连件951和925。图11展示半导体装置900的电极1164延伸穿过介电材料115和第一半导体材料104和第二半导体材料105的实施例。此配置中的电极1164将衬底/结构1060电耦合到载体920。
[0029]和半导体装置100相同,半导体装置700和900的实施例也通过去除用以形成半导体装置700和900的外延衬底来抑制寄生传导。另外,半导体装置700和900的实施例可经制造具有随后被去除或薄化的缓冲材料(例如,缓冲材料208)。并且,也可薄化半导体材料的堆叠102的第一半导体材料104的块体区106。此外,虽然未说明,但可在半导体装置700的触点841到843或半导体装置900的互连件951和952上方形成额外的介电和金属化结构,以完成半导体装置700、900内或到位于芯片上或芯片外的其它装置的电连接的合适网络。
[0030]虽然经说明为晶体管装置,但半导体装置100的其它实施例可包含不同配置,例如,二极管、发光二极管,或使用外延生长材料、异质接面、异质结构或其类似者的其它半导体结构。并且,半导体装置100、700、900可单独地或与其它半导体装置一起并入到合适封装(未图示)中。例如,半导体装置100可使用引线接合(未图示)、焊料凸块(未图示)或其它合适结构连接到封装的导线(未图示)。也可囊封半导体装置100和相关联结构以用于保护和促进操作期间的散热。
[0031]可将具有上文参看图1到11所描述的特征的半导体装置中的任一装置并入到无数个较大和/或较复杂的系统中,所述系统的代表性实例为图12中所示意地展示的系统190。系统190可包含处理器192、存储器194(例如,SRAM、DRAM、快闪和/或其它存储器装置)、输入/输出装置196,和/或其它子系统或组件198。上文参看图1到11所描述的半导体装置100可包含于图12中所展示的所述元件中的任一者中。所得系统190可经配置以执行广泛多种的合适计算、处理、存储、感测、成像和/或其它功能中的任一者。系统190的代表性实例包含(但不限于)计算机和/或其它数据处理器,例如,桌上型计算机、膝上型计算机、因特网用具、手持式装置(例如,掌上型计算机、可佩戴计算机、蜂窝式或行动电话、个人数字助理、音乐播放器等)、平板计算机、多处理器系统、基于处理器或可编程的消费型电子产品、网络计算机和迷你计算机。系统190的额外代表性实例包含灯、摄影机、车辆等。关于这些和其它实例,系统190可容纳于单一单元中或(例如)通过通信网络而分散于多个互连的单元中。系统190的所述组件可相应地包含本地和/或远程存储器存储装置和广泛多种的合适计算机可读媒体中的任一者。
[0032]本发明不欲为详尽的或将本发明技术限于本文中所揭示的精确形式。虽
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