在芯片背侧具有组合无源器件的半导体器件制造技术

本公开描述了在单个衬底上组合了半导体器件和电容器使得半导体器件与电容器相互电隔离的半导体芯片。在一个示例中，半导体芯片包括具有第一侧与第二侧的衬底，其中第二侧与第一侧相对。半导体芯片进一步包括形成在衬底第一侧上的半导体器件以及形成在衬底的第二侧的至少部分上的电绝缘层。半导体芯片进一步包括形成在衬底的第二侧上的电绝缘层的至少部分上的电容器器件，其中电容器器件与半导体器件电绝缘。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本公开描述了在单个衬底上组合了半导体器件和电容器使得半导体器件与电容器相互电隔离的半导体芯片。在一个示例中，半导体芯片包括具有第一侧与第二侧的衬底，其中第二侧与第一侧相对。半导体芯片进一步包括形成在衬底第一侧上的半导体器件以及形成在衬底的第二侧的至少部分上的电绝缘层。半导体芯片进一步包括形成在衬底的第二侧上的电绝缘层的至少部分上的电容器器件，其中电容器器件与半导体器件电绝缘。【专利说明】在芯片背侧具有组合无源器件的半导体器件
本公开大体上涉及半导体器件，并且更具体地涉及与无源器件组合且与无源器件电隔离的半导体器件。
技术介绍
电子器件通常具有作为电子器件封装的部分的无源器件，诸如电容器或电感器。无源器件可以是独立存在的器件，也可以与芯片上的有源器件组合。具有多于一个器件的传统芯片常常局限于垂直非结构化器件，并且通常用于诸如高频器件和低功率逻辑器件的应用中。
技术实现思路
总体而言，本公开描述了将一个或多个无源器件包括在衬底的背侧上的半导体器件。例如，描述了这样的半导体芯片，其包括在单个衬底上形成的半导体器件和电容器，使得半导体器件与电容器相互电隔离。例如，半导体芯片包括:形成在衬底的第一侧上的半导体器件、以及形成在衬底的第二背侧的至少部分上的电绝缘层。半导体芯片可以包括形成在衬底的背侧上的一个或多个无源器件。 本公开的一个或多个示例和技术的细节将在下面的附图与说明中阐明。本公开的其它特点、目的和优点将从本说明和附图以及权利要求书中变得显而易见。 【专利附图】【附图说明】 图1是图示了根据本公开中描述的一项或多项技术的一种示例半导体芯片的方块图，该芯片包括形成在芯片的背侧上的无源器，无垂直电流流动。 图2A和2B是图示了根据本公开中描述的一项或多项技术的在芯片的背侧上的一种示例电容器结构的方块图。 图3是图示了根据本公开中描述的一项或多项技术的一种示例半导体芯片的方块图，该芯片包括形成在芯片的背侧上的电容器，无垂直电流流动。 图4是图示了根据本公开中描述的一项或多项技术的一种示例半导体器件的方块图，该芯片具有形成在背侧上的电容器，有垂直电流流动。 图5是图示了根据本公开中描述的一项或多项技术的一种示例半导体器件的方块图，该芯片具有发光二极管(LED)和形成在半导体器件的背侧上的电容器。 图6是图示了根据本公开中描述的一项或多项技术的另一中示例半导体芯片的方块图，该芯片包括形成在连接至芯片背侧电极的衬底的背侧上的电容器。 图7A和7B是图示了根据本公开中描述的一项或多项技术的半导体芯片的示例背侧的方块图。 图8是图示了根据本公开中描述的一项或多项技术的用于形成半导体器件的一个示例方法的流程图。 各个附图并不一定按比例绘制。 【具体实施方式】 本公开描述了一种单个半导体芯片，其具有这样形成在衬底上的一个或多个有源器件以及一个或多个无源器件，使得有源器件与无源器件相互电隔离，除非以另外的方式电连接。有源器件可以形成在衬底的至少正侧上，而无源器件形成在衬底的至少部分地未被有源器件使用的背侧上。这样，可以将这些器件包含在单个芯片封装内，该单个芯片封装可以作为集成电路的部分。本公开中描述的示例和技术将芯片背侧的使用进一步扩展到具有垂直结构化的金属、电介质以及金属层的有源器件。 有源器件可以是例如逻辑器件、包括场效应晶体管(FET)的半导体器件、发光二极管(LED)或其它电子器件。有源器件可以是电子器件的集成电路的部件。无源器件可以是例如电容器、电感器和电阻器。无源器件可以与有源器件电隔离(例如，无源器件的接地电位和有源器件的接地电位可能不同)。对于还包括电容器的半导体器件来说，本公开中描述的结构可以增加电容器的面积电容(area capacitance)。 本公开中描述的示例半导体芯片提供了至芯片背侧电极的直接接入。至芯片背侧电极的直接接入使得能够连接至电极，不会电涉及(electrically involve)与电极附接的衬底。对芯片背侧电极的直接接入防止了衬底的电阻与有源器件串联，从而降低了寄生电阻。 如本文所描述的，可以在一个组装步骤中形成有源器件和无源器件。将芯片背侧上的电容器、电感器或电阻器与有源器件集成可以在不增加额外组装步骤的情况下向芯片提供滤波器或缓冲器的功能。进一步地，根据本公开结构化的半导体芯片可以具有比两个独立存在的芯片可以实现的比率更高的单位体积功率(例如,千瓦/立方厘米(KW/cm3))和更高的单位重量功率(例如，千瓦/克(KW/g))。而且，本公开中描述的半导体器件可以用于功率器件。 将两个或更多器件集成到单个芯片封装内降低了成本，减少了组装步骤的数量，并且减少了电子器件所需的独立存在的芯片的数量。因为组合器件使用了比价格更高的正侧加工更廉价的背侧加工，所以将无源器件组合在芯片的背侧相对于非组合式器件而言则降低了成本。由于两个或更多器件集成在单个芯片中，所以比使用单独存在的器件时需要制造和装配的器件少。因此，在制造、储存、装配以及建立并且使用半导体器件的其它方面中减少了成本。 此外，本公开中描述的结构可以将无源器件组合在具有垂直电流结构(诸如，垂直FET)的微芯片的背侧上。有源器件可以具有垂直结构化的金属、电介质以及金属层。 出于图示之目的，本公开中描述的半导体芯片是相对于作为无源器件的电容器进行描述的。然而，本公开中描述的半导体芯片并不仅限于此，还可以扩展到其它类型的电气器件。同样，本公开中描述的有源器件并不限于FET、LED和集成电路器件，可以使用任何类型的可以形成在衬底的正侧上或者具有衬底的垂直结构的有源器件。 图1是图示了根据本公开描述的一项或多项技术的示例芯片2的方块图，该芯片包括形成在的芯片2的背侧上的不具有垂直电流流动的无源器件12。芯片2包括具有正侧20和背侧22的衬底4。如本文所使用的，短语“芯片的正侧”意指，例如已经形成在衬底4的正侧20上的任何物体，这些物体可以直接形成在正侧20上，或者可以不直接形成在正侧20上。正侧20也可以称为是芯片2的“有源表面”。短语“芯片的背侧”意指，例如已经形成在衬底4的背侧22上的任何物体，这些物体可以直接形成在背侧22上，或者可以不直接形成在背侧22上。如本文所使用的，短语“垂直电流流动”意指在正侧20和背侧22之间(反之亦然)流动的任何电流，但是并不一定指芯片2的方向。 芯片2可以由半导体芯片组成，并且可以包括形成在衬底4的正侧20上的有源器件6。有源器件6的示例包括不具有垂直电流流动的任何器件，包括逻辑器件和集成电路器件。衬底4的示例包括在其上可以形成有源器件6的任何材料，包括硅。 在图1的示例中，芯片2包括形成在衬底4的背侧22上的电绝缘层10。电绝缘层10可以直接形成在背侧22上，或者在电绝缘层10与背侧22之间可以存在中间层。电绝缘层10在有源器件6和无源器件12之间起到隔离阻挡结构(180131:1011 1381-1-161-)的作用使得没有从有源器件6通过衬底4到无源器件12的直接电流路径。以这种方式，可以使无源器件12和有源器件6相互独立。无源器件12与形成在芯片2的正侧20上的任何物体均电隔离。 无源器件12可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体芯片，包括：衬底，包括第一侧和第二侧，其中所述第二侧与所述第一侧相对；半导体器件，形成在所述衬底的所述第一侧上；电绝缘层，形成在所述衬底的所述第二侧的至少部分上；以及无源器件，形成在所述衬底的所述第二侧上的所述电绝缘层的至少部分上，其中所述无源器件与所述半导体器件电绝缘。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A·蒙丁，M·格鲁贝尔，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT