[发明专利]具有穿孔接触的半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

此处描述的实施例涉及半导体器件以及形成半导体器件的方法，尤其涉及半导体晶体管以及形成具有半导体衬底的半导体晶体管的方法，在半导体衬底的第一侧和第二侧之间具有半导体通孔区（via region），用于连接半导体晶体管的控制电极。

背景技术

汽车、消费和工业应用（如计算机技术、移动通信技术）中的现代装置的许多功能转换电能并驱动电动机或电机，均依赖于半导体器件，尤其是半导体晶体管，如场效应晶体管（FET），例如，功率MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）。

在许多应用中，使用的是垂直MOSFET，在半导体衬底的正面上具有源极金属化物（source metallization）和栅极金属化物，并且在半导体衬底的背面上具有漏极金属化物。然而，也有这样的应用，其中期望MOSFET的源极金属化物位于其半导体衬底的正面上，而栅极金属化物和漏极金属化物位于半导体衬底的背面上。此类器件在以下称为源极向下（source-down）MOSFET，因为该MOSFET可使其正面倒置（源极金属化物向下指向）地焊接至简单的引线框。从而可以避免分段引线框的附加成本。此外，源极向下MOSFET可通过接近沟道区的源极金属化物被特别有效地冷却。此外，在源极金属化物在操作期间为参考电位（通常接地）的应用中，源极向下MOSFET无需进一步的绝缘。这使得源极向下MOSFET尤其适合于汽车应用中，其中MOSFET的源极金属化物焊接或粘合的引线框可简单地安装或连接至接地电位的底盘。

对于源极向下MOSFET，通常形成穿过半导体衬底的导电通孔，以连接MOSFET的栅极金属化物和栅电极。此外，尤其是对于功率半导体器件而言，在半导体衬底的顶侧和底侧上通常期望足够可靠的电绝缘区，例如，热氧化物。然而，形成足够可靠的绝缘热氧化物通常需要较高的温度，从而对制造构成了限制。因此，此类器件的制造通常复杂和/或成本高昂。替换地，可以在早期工艺中从源极侧至晶圆中形成绝缘的深度垂直沟槽，以限定通孔区。之后，可对源极侧进行精加工（finish），且在相对侧使晶圆变薄，从而露出绝缘的深度垂直沟槽并形成通孔区。然而，该制造方法也成本高昂。此外，当未完全填充绝缘的深度垂直沟槽时，可能会削弱晶圆的机械稳定性。这可能导致晶圆在加工过程中断裂。

发明内容

根据一个或多个实施例，一种形成半导体器件的方法包括：提供具有半导体衬底和介质（dielectric，电介质）区的晶圆，该半导体衬底具有第一侧和与第一侧相对的第二侧，介质区位于第一侧上；从第二侧穿过半导体衬底至介质区蚀刻深度垂直沟槽，从而使台面区与其余的半导体衬底绝缘；以及用介质材料填充深度垂直沟槽。

根据一个或多个实施例，一种形成多个半导体器件的方法包括：提供具有半导体衬底的晶圆，该半导体衬底具有多个半导体结构；在晶圆上形成用于多个半导体结构的共用（common）金属化物；在载体（carrier）系统上安装该晶圆，从而共用金属化物被载体系统覆盖；穿过所安装的晶圆的半导体衬底且在多个半导体结构之间形成分离沟槽；以及沿分离沟槽分离多个半导体结构。

根据一个或多个实施例，一种半导体器件包括：半导体衬底，具有第一侧、与第一侧相对的第二侧、带有具有控制电极的晶体管结构的有源区、以及带有具有绝缘侧壁的半导体台面的穿孔接触区；第一金属化物，在有源区中位于第一侧上；凹部，从第一侧延伸到半导体衬底中且位于有源区与穿孔接触区之间；以及控制金属化物，位于第二侧上并与半导体台面欧姆接触。凹部在穿孔接触区中具有水平渐扩部分且至少部分地填充有与半导体台面和晶体管结构欧姆接触的导电材料。

根据一个或多个实施例，一种形成半导体器件的方法包括：提供半导体衬底，该半导体衬底具有第一侧和与第一侧相对的第二侧；限定有源区和穿孔接触区；从第一侧到半导体衬底中形成凹部，使得该凹部在穿孔接触区中包括水平渐扩部分；在凹部上形成第一介质层；在穿孔接触区打开第一介质层；在载体系统上安装半导体衬底；在穿孔接触区中从第二侧穿过半导体衬底至第一介质层蚀刻两个周向深度垂直沟槽；以及至少使两个周向深度垂直沟槽的侧壁绝缘，以形成横向绝缘的半导体台面。

本领域技术人员在阅读以下的详细说明以及在查看附图之后将认识到其他的特征和优点。

附图说明

附图中的元件不必按比例进行绘制，相反重点在于示出本发明的原理。此外，在附图中，相同的参考数字表示对应的部件。附图中：

图1示出根据一个实施例的半导体器件的平面图。

图2示出根据一个实施例的半导体器件的竖直截面图。