具有改进的金属化附着力的半导体结构及其制造方法_3

文档序号:9752739阅读:来源:国知局
化学工艺、电镀工艺、无电镀工艺、化学气相沉积工艺、分子束外延、光刻工艺、旋涂、溅射沉积以及/或者给定应用可能需要的各种其他技术。在一些实施例中,每个柱状结构206可以从形成于第一导电层104中的所述多个结构与单个穿孔202的表面物理和/或电接触。此外,每个柱状结构206可以与形成于衬底102中的所述多个结构与凹部204的表面物理和/或电接触,并且/或者耦合到凹部204的表面。在至少一个实施例中,多个柱状结构206可以电耦合到第一导电层104并且与衬底102电绝缘并且/或者隔离。根据一个实施例,多个柱状结构206可以通过各种退火工艺耦合和/或固定到衬底102,例如,通过在从约300摄氏度到500摄氏度的范围内对变换器结构100进行退火;例如,在从约300°C到约350°C的范围内;例如,从约350°C到约400°C的范围内;例如,从约400°C到约450°C的范围内;例如,从约450°C到约500°C的范围内的温度下。此外,退火工艺的持续时间可以在从约30分钟到约240分钟;例如,从约30分钟到约60分钟;例如,从约60分钟到约90分钟;例如,从约90分钟到约120分钟;例如,从约120分钟到约150分钟;例如,从约150分钟到约180分钟;例如,从约180分钟到约210分钟;例如,从约210分钟到约240分钟。根据变换器结构100可以在没有多个凹部204的情况下实施的各个实施例,每个柱状结构206可以通过类似于上述工艺的退火工艺耦合到衬底102以及/或者第一导电层104。此外,在这种实施例中,退火工艺可以致使柱状结构206的各个部分突入衬底102的上表面102a中,并且/或者穿透该上表面。
[0024]根据各个实施例,第一导电层104可以实施为可透过阻挡层。例如,钛层,该层足够薄,以便在退火过程中,对于在退火过程中可能生长和/或形成的铝和/或硅晶粒它是可透过的。在一个示例性实施例中,第一导电层104可以实施为薄的、可透过的钛阻挡层。在一个实施例中,该钛阻挡薄层可以替代半导体二极管中的钛背侧接触。根据各个实施例,将传统钛背侧二极管接触替换成较薄的、透过性更好的钛层可以在二极管中增大背侧金属化结构钛到硅的附着力。在各个实施例中,基于铝的金属层可以沉积在可透过钛层之上,并且二极管可以使用与上述工艺类似的各种退火工艺进行处理。退火可能导致基于铝的金属层上形成各种突起、生长物和/或尖钉。许多这些基于铝的尖钉和/或突起可以延伸通过可透过钛层,并且穿透到硅层中。这种“尖钉”可能导致二极管中的钛层与硅之间的附着力更大并且/或者更稳固。基于铝的尖钉的各种性质,例如,在硅层中的穿透程度、长度、厚度等,可以通过改变可透过钛层的厚度进行更改和/或调整。根据一些实施例,基于铝的尖钉的特性可以通过改变沉积在可透过钛层之上的基于铝的金属层的成分来进行调整。此外,在至少一个实施例中,基于铝的尖钉的特性可以通过调节所谓的退火工艺的热预算来进行调整。此外,在各个实施例中,基于铝的尖钉的特性可以进行调整,以便被基于铝的尖钉占据的背侧二极管接触表面区域只是背侧二极管接触的整个表面区域中的份额。
[0025]图3A和图3B示出了实施在半导体二极管中的半导体结构100的各个实施例,以及显示上述“尖钉的形成”的一些经验测量。图3A示出了移除了背侧金属叠层之后的二极管背侧表面。图3A中所示的金属叠层包含形成于硅衬底之上的以下各层:500nm铝-铜-硅层、200nm钛层以及2000nm招-铜-娃层。金属叠层随后在400°C下退火120分钟。如图3B所示,上述“尖钉”被测定为占据二极管背侧表面的5%以下。如果图3B中所示的“尖钉的形成”在二极管中采用钛接触实施,则对二极管运行的影响是,接触电阻略微下降,例如,钛与硅的接触区域减小5%,同时在铝-铜-硅与硅界面处提供基于铝的尖钉,由于尖钉的侧表面的影响,其占据的区域大于总平面接触面积的5%。在一些实施例中,这些尖钉可以分别增大钛与硅层之间的附着力,而不降低二极管的性能,例如,增大通常与在二极管生产中使用铝-铜-硅合金相关联的正向电压。在使用基于铝的背侧接触的二极管中的正向电压增大,可能是由于相对于钛而言η型掺杂硅和铝合金之间的接触电阻较大而导致的。如图3Α中所示,正向电压增大的部分原因也可能是在退火期间在铝-铜-硅与硅界面处生长了硅晶粒302,因为在硅晶粒302从铝-铜-硅层生长时它们趋于为P型掺杂。这些P型掺杂硅晶粒302增大了铝-铜-硅层与η型掺杂硅之间的接触电阻。但是,根据半导体结构100可以具有形成于可透过钛层之上的铝-铜-硅层的各个实施例,P型掺杂硅晶粒302将在该界面处生长,因此可能对于接触电阻无影响。
[0026]根据各个实施例,如图4Α和图4Β中所示,其公开了由附图标记400表示的用于形成半导体结构的方法。如附图标记402所示,形成半导体结构400的方法可以包括以下步骤。在一些实施例中,并且如404所示,方法400可以包括提供衬底。在一些实施例中,并且如406所示,方法400可以包括将第一导电层沉积在所提供的衬底的第一侧上。在一些实施例中,并且如408所示,方法400可以包括将第二导电层沉积在第一导电层之上。在一些实施例中,并且如410所示,方法400可以包括对第二导电层进行形状修整(shape)以包括多个大体上尖的结构,这些大体上尖的结构贯通第一导电层并且延伸到衬底中。在一些实施例中,并且如412所示,方法400可以包括通过退火工艺形成多个大体上尖的结构。在一些实施例中,并且如414所示,方法400可以包括一个实施例,其中第一导电层的厚度可以小于第二导电层的厚度的25%。在一些实施例中,并且如416所示,方法400可以包括一个实施例,其中多个大体上尖的结构可以被形状修整,以增大第一导电层与衬底之间的附着力。在至少一个实施例中,方法400可以用于形成上述半导体结构100。
[0027]方法400中提供的衬底可以包括半导体材料或者基本上由半导体材料构成,例如锗、硅锗、碳化硅、氮化镓、铟、氮化铟镓、砷化铟镓、氧化铟镓锌或者其他元素和/或化合物半导体,例如II1-V族化合物半导体,例如,砷化镓或者磷化铟,或者I1-VI族化合物半导体或者三元化合物半导体或者四元化合物半导体,视给定应用的需要而定。方法400的衬底可以包括例如玻璃和/或各种聚合物或者基本上由例如玻璃和/或各种聚合物构成。方法400的衬底可以是绝缘体上硅(SOI)结构。在一些实施例中,方法400的衬底可以是印刷电路板。根据各个实施例,方法400的衬底可以是柔性衬底,例如,柔性塑料衬底,例如,聚酰亚胺衬底。在各个实施例中,方法400的衬底可以由以下材料中的一个或多个构成,或者可以包括以下材料中的一个或多个:聚酯膜、热固塑料、金属、金属化塑料、金属箔以及聚合物。在各个实施例中,方法400的衬底可以是柔性层合结构。根据各个实施例,方法400的衬底可以是半导体衬底,例如,硅衬底。方法400的衬底可以包括其他材料或者材料组合,或者基本上由其他材料或者材料组合构成,例如给定应用可能需要的各种电介质、金属和聚合物。
[0028]方法400的第一导电层可以由金属的材料、金属化材料、金属箔、元素金属和/或金属合金构成。例如,方法400的第一导电层可以由铜、镍、锡、铅、银、金、铝、钛、镓、铟、硼以及这些金属的各种合金,例如,镍铜合金、镍-铝合金、铝-铜-硅合金等构成,或者可以包括这些材料。此外,方法400的第一导电层可以包括或者由给定应用可能需要的其他材料构成。
[0029]方法400的第二导电层可以由以上所列针对方法400的第一导电层的任何材料构成,或者可以包括以上所列针对方法400的第一导电层的任何材料。
[0030]根据各个实施例,如图5A和图5B中所不,其公开了由附图标记500表不的用于形成半导体结构的方法。如附图标记502所示,形成半导体结构500的方法可以包括以下步骤。在一些实施例中,并且如504所示,方法500可以包括提供衬底。在一些实施例中,并且如506所示,方法500可以包括在所提供的衬底的第一侧之上形成第一导电层。在一些实施例中,并且如508所示,方法500可以包括在第一导电层中开出多个穿孔。在一些实施例中,并且如510所示,方法500可以包括在衬底中构建多个凹部,并且将这些凹部安置成与第一导电层中的多个穿孔共轴。在一些实施例中,并且如512所示,方法400可以包括在第一导电层之上形成第二导电层。在一些实施例中,并且如514所示,方法500可以进一步包括以下步骤。在一些实施例中,并且如516所示,方法500可以包括对第二导电层进行形状修整以包括多个柱状结构,这些柱状结构各自从所述多个结构延伸通过穿孔,并且可以从所述多个结构耦合到凹部的表面。在一些实施例中,并且如518所示,方法500可
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