静电放电二极管的制作方法
【专利说明】静电放电二极管
[0001]相关串请的交叉引用
[0002]本申请要求共同拥有的于2013年5月6日提交的美国非临时专利申请N0.13/887，723的优先权，该非临时专利申请的内容通过援引全部明确纳入于此。
[0003]领域
[0004]本公开一般涉及静电放电二极管。
_5] 相关技术描述
[0006]技术进步已产生越来越小且越来越强大的计算设备。例如，当前存在各种各样的便携式个人计算设备，包括较小、轻量且易于由用户携带的无线计算设备，诸如便携式无线电话、个人数字助理(PDA)以及寻呼设备。更具体地，便携式无线电话(诸如蜂窝电话和网际协议(IP)电话)可通过无线网络传达语音和数据分组。此外，许多此类无线电话包括被纳入于其中的其他类型的设备。例如，无线电话还可包括数码相机、数码摄像机、数字记录器以及音频文件播放器。同样，此类无线电话可处理可执行指令，包括可被用于访问因特网的软件应用，诸如web浏览器应用。如此，这些无线电话可包括显著的计算能力。
[0007]在无线通信设备中使用的半导体器件可使用穿硅通孔(TSV)技术来形成以提供硅芯片之间的电连接。例如，硅芯片可包括使用在硅晶片内制造的用于垂直连接的TSV来互连的集成电路。集成电路的垂直连接可被用于形成三维集成电路。因为使用多个硅晶片来形成三维集成电路，因此用于将这些硅芯片(或每个硅芯片内的电路)彼此互连或将其互连至封装基板的的组装工艺可使高压静电通过TSV传递至每个芯片上的电路，从而导致对这些电路的损害。
[0008]耦合至硅芯片前侧(即，有效层)的静电放电二极管可被用于沉降源自静电或噪声的电荷。例如，耦合至硅芯片前侧的静电放电二极管可以将电荷沉降到硅晶片的基板中。然而，在硅晶片前侧放置静电放电二极管可消耗原本可用于有效电路(即，有效集成电路)的较大管芯面积。
[0009]概述
[0010]本公开给出了使用穿硅通孔(TSV)技术来与其他硅芯片互连的硅芯片的特定实施例。静电放电二极管可形成在硅芯片的背侧以将静电电荷沉降到硅芯片的硅基板中。例如，金属重分布层在与芯片的硅基板接触时可以形成肖特基势皇二极管。肖特基势皇二极管可响应于负电压(例如，具有负极性的静电电荷)而激活并且可以将静电电荷沉降到硅基板中。另外，可通过使金属重分布层与硅晶片背侧上的η型半导体材料(诸如，氧化铟或氧化铟锡)接触来形成具有相反极性的二极管。该二极管可响应于正电压(例如，具有正极性的静电电荷)而激活并且可以将静电电荷沉降到硅基板中。
[0011]在特定实施例中，一种方法包括使基板的背侧变薄以暴露在该基板中形成的第一通孔的一部分。该方法还包括在该基板的背侧形成第一二极管。第一二极管被耦合至第一通孔。
[0012]在另一特定实施例中，一种器件包括基板和从该基板的背侧延伸的第一通孔。该器件还包括在该基板的背侧的第一二极管。第一二极管被耦合至第一通孔并将静电电荷沉降到基板中。
[0013]在另一特定实施例中，一种设备包括用于将具有负极性的静电电荷沉降到穿硅通孔(TSV)晶片的基板中的装置。该用于沉降具有负极性的静电电荷的装置位于基板的背侦U。该设备还包括用于将具有正极性的静电电荷沉降到基板中的装置。该用于沉降具有正极性的静电电荷的装置位于基板的背侧。
[0014]由至少一个所公开的实施例提供的一种特定优势在于通过在基板背侧形成二极管以将静电电荷沉降到基板中，该基板前侧的附加管芯面积可潜在地被用于有效电路。本公开的其他方面、优点和特征将在阅读了整个申请后变得明了，整个申请包括下述章节:附图简述、详细描述以及权利要求。
[0015]附图简沐
[0016]图1是在基板背侧包括静电放电二极管的穿硅通孔(TSV)晶片的特定解说性实施例的示图；
[0017]图2是解说形成图1的TSV晶片的特定阶段的示图；
[0018]图3是解说形成图1的TSV晶片的另一特定阶段的示图；
[0019]图4是解说形成图1的TSV晶片的另一特定阶段的示图；
[0020]图5是解说形成图1的TSV晶片的另一特定阶段的示图；
[0021]图6是解说形成图1的TSV晶片的另一特定阶段的示图；
[0022]图7是解说形成图1的TSV晶片的另一特定阶段的示图；
[0023]图8是图1的TSV晶片的另一特定解说性实施例的示图；
[0024]图9是图1的TSV晶片的另一特定解说性实施例的示图；
[0025]图10是图1的TSV晶片的另一特定解说性实施例的示图；
[0026]图11是在TSV晶片的基板背侧形成静电放电二极管的方法的特定解说性实施例的流程图；
[0027]图12是在TSV晶片的基板背侧形成静电放电二极管的方法的另一特定解说性实施例的流程图；
[0028]图13是包括在基板背侧包括静电放电二极管的TSV晶片的无线通信设备的框图；以及
[0029]图14是用于制造包括在基板背侧包括静电放电二极管的TSV晶片的电子设备的过程的特定解说性实施例的数据流图。
[0030]详细描沐
[0031 ] 本公开中给出了在基板背侧具有静电放电二极管的晶片以及制造方法的特定实施例。然而，应当领会，应用于关于静电放电二极管的设计和关于如何制造静电放电二极管的特定实施例中的概念和理解可体现在各种上下文中。所给出的特定实施例仅仅解说了设计和制造静电放电二极管的特定方式，而不限制本公开的范围。
[0032]本公开在具体上下文中描述了特定实施例。然而，根据特定实施例描述的特征、方法、结构或性质也可按适当方式组合以形成一个或多个其他实施例。另外，附图被用于解说特征、方法、结构或特性之间的相对关系，并且因此不是按照比例绘制的。方向术语(诸如“背侧”、“前侧”等)参照正描述的附图的朝向来使用。本公开的各组件可以按数个不同朝向来放置。如此，方向术语用于解说目的并且不旨在限定。
[0033]参照图1，示出了在基板背侧包括静电放电二极管的穿硅通孔(TSV)晶片的特定解说性实施例。图1示出了包括静电二极管的TSV晶片的一部分的横截面视图。
[0034]TSV晶片包括前侧和背侧。TSV晶片包括基板102。基板102可以是p型可植入基板。在特定实施例中，基板102是硅(Si)基板。TSV晶片可包括延伸穿过基板102的第一通孔112、延伸穿过基板102的第二通孔114、延伸穿过基板102的第三通孔116、和延伸穿过基板102的第四通孔118。如参照图2-3所描述的，在用于使基板102的背侧变薄的蚀刻工艺之前，通孔112-118可部分地延伸穿过基板102。在特定实施例中，通孔112-118是穿硅通孔(TSV)，并且通孔112-118可用金属来填充。在一特定实施例中，金属包括铜(Cu)、妈(W)、银(Ag)或金(Au)中的至少一者。
[0035]TSV晶片前侧可包括有效层104。有效层104可包括第一铝金属化部分106和第二铝金属化部分108。在特定实施例中，TSV晶片的输入和输出(I/O)可在第一和第二铝金属化部分106、108中形成。到基板102的触点110也可被包括在有效层104中。第二通孔114的部分120可延伸到有效层104中。触点110可被耦合至第二通孔114的部分120，并且触点110延伸到有效层104中。如下所述，触点110可将具有正极性的静电电荷沉降到基板102中。
[0036]TSV晶片背侧可包括在基板102上形成的隔离层126。隔离层126可以将基板102的选择性部分与金属触点隔离。在特定实施例中，隔离层126可包括二氧化硅(S12)、氮化娃(Si3N4)、氮氧化娃(S1xNy)、五氧化二钽(Ta2O5)、氧化招(Al2O3)和氮化招(AlN)、以及聚合隔离材料(诸如聚酰亚胺)中的至少一者。
[0037]TSV晶片背侧还可包括在隔离层126上形成的重分布层134。在一特定实施例中，重分布层134包括铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)或钨(W)中的至少一者。在特定实施例中，重分布层134可具有在主金属下的凸块下金属化(UBM)层。UBM层可包括钛(Ti)、钛钨(TiW)、氮化钽(TaN)、或其他此种材料及多层此种材料。如关于图6所描述的，隔离层126可包括允许重分布层134的一部分与基板102接触(例如，直接接触)的开口。当重分布层134与基板102接触时，第一二极管132可被形成以将