[发明专利]半导体芯片、半导体晶圆及半导体晶圆的制造方法

说明书

提供一种半导体芯片(10)、半导体晶圆(1)及半导体晶圆的制造方法。半导体芯片包括：基底(11)、设置于基底一侧的器件(12)、贯穿基底的通孔(13)、填充于通孔并与器件接触的导电材料(14)以及设置于基底远离器件的另一侧的背面金属层(15)，背面金属层与导电材料接触以通过导电材料与器件电性连接。提供的半导体芯片、半导体晶圆及半导体晶圆的制造方法减少了器件的接地电阻，并改善了有通孔结构的器件在工作状态下的散热问题。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种半导体芯片、半导体晶圆及半导体晶圆的制造方法。

背景技术

氮化镓半导体材料具有禁带宽度大、电子饱和漂移速率高、击穿场强高、耐高温等显著优点，与第一代半导体硅和第二代半导体砷化镓相比，更适合于制作高温、高压、高频和大功率的电子器件，具有广阔的应用前景，已成为目前半导体行业研究的热点。

氮化镓高电子迁移率晶体管(HEMT)是利用AlGaN/GaN异质结处的二维电子气形成的一种氮化镓器件，可以应用于需要高频、高压和大功率的场合。在封装氮化镓器件时，为了提高器件增益，减小接地电阻，通常采用通孔结构。这种结构的通孔通常通过从基底背面刻蚀的方式引入，并通过使基底背面接地而实现半导体器件接地。具体而言，通孔贯穿基底和氮化物半导体层，直至源极，从而通过该通孔将源极和接地的基底背面相连。

目前氮化镓器件的通孔位置分布主要有两种形式。一种是将通孔开设在金属PAD区域。这种方式使通孔位于有源区的同侧，虽然降低了通孔对器件散热的影响，但是导致有源区电流整体流向相同、不分散，从而使有源区金属插指之间产生了互感。并且这种方式也增大了有源区内的源极到地的距离，即增大了源极的接地电阻，从而影响了器件的增益等性能。另一种是将通孔开设在位于有源区的源极的下方。这种方式使每个有源区内的源极可以通过通孔直接接地，减小了有源区内的源极到地的距离，从而减小了接地电阻。但是，这种将通孔全部设置在有源区的方式会严重影响器件散热性能，从而限制器件功率设计。这是因为有源区为器件热量集中产生的区域，而通孔结构通常为中空结构，因此中空的通孔结构会破坏基底的散热性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种半导体芯片、半导体晶圆及半导体晶圆的制造方法，以减少接地电阻，并改善了有通孔结构的器件在工作状态下的散热问题。

本发明一个方面提供了一种半导体芯片，包括：基底；设置于基底一侧的器件；贯穿基底的通孔；填充于通孔并与器件接触的导电材料；设置于基底远离器件的另一侧的背面金属层，背面金属层与导电材料接触以通过导电材料与器件电连接。

优选地，通孔中导电材料的填充量为通孔容积的50％～98％。

优选地，导电材料为铜、钛、镍、钨、铂和金的一种或几种。

优选地，导电材料包括多部分结构，且每一部分选用一种或者一种以上金属。

优选地，多部分结构的中间部分的金属热膨胀系数小于两侧位置的金属膨胀系数。

优选地，所述多部分结构为沿所述通孔内侧壁向该通孔孔轴方向的多层结构。

优选地，所述器件包括源极，所述多部分结构中与源极接触的部分与所述源极为同种金属。

优选地，所述多部分结构为沿所述通孔孔轴方向的多层结构。

优选地，背面金属层包括背金金属层和种子金属层，种子金属层位于基底远离器件的一侧并覆盖通孔，背金金属层位于种子金属层远离基底的一侧并覆盖种子金属层。

优选地，种子金属层包含钛、镍、钨、铂和金的至少之一。

优选地，背金金属层包含金、铜和金锡合金的至少之一。

优选地，背金金属层的厚度在2μm到10μm之间。