【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】交叉引用要求通过引用被并入本文的2013年12月11日递交的61/914491的优先权。还要求通过引用被并入本文的2014年1月8日递交的61/924884的优先权。还要求通过引用被并入本文的2014年1月21日递交的61/929874的优先权。还要求通过引用被并入本文的2014年6月24日递交的14/313960的优先权。还要求通过引用被并入本文的2014年1月17日递交的61/928644的优先权。背景本申请涉及半导体器件制造,并且更具体地涉及双侧面和双向半导体器件的制造。注意到下文讨论的要点可能体现由已公开的专利技术得到的后见之明,并且不一定被承认为现有技术。通过引用被并入本文的共同所有并且共同未决的申请14/313960教导了新颖的被称为B-TRAN的双向双极晶体管。B-TRAN是每个表面上具有至少两个引线(leads)的三层四端子的双向双极晶体管。取决于所施加的电压的极性,B-TRAN的每个表面上的一个结充当发射极或者集电极。照惯例,因为大部分常规的制造没有被设计为允许每个晶片表面上具有多个电极,因此双侧面器件(如B-TRAN和双向IGBT)的制造是复杂并且昂贵的。大多数集成电路使得所述集成电路的所有单个部件都被制造在芯片的前表面上,尽管可以对芯片的后表面作出电接触。具有三个或更多个端子的大多数分立器件被类似地配置,其中顶部表面具有两个或更多个单独的引线,而整个后表面是另一个电引线。然而,将器件的一个侧面限制为只有单个电引线必然妨碍在两个表面上都具有两个或更多个引线的任何器件的制造。用于双向器件制造的系统和方法除了其他创新之外,本申请教导用于制造双 ...
【技术保护点】
一种制造半导体器件的方法,所述方法包括:将第一导电型掺杂剂引入到半导体块的第一面上的第一区中;将第二导电型掺杂剂引入到所述第一面上的第二区中;将高温操作晶片附接到所述第一面;将第一导电型掺杂剂引入到所述半导体块的平行于所述第一面的第二面上的第三区中;将第二导电型掺杂剂引入到所述第二面上的第四区中;执行高温扩散步骤;凭借所述扩散步骤使所述第一导电型掺杂剂和所述第二导电型掺杂剂在所述半导体块中扩散到期望的深度;在所述第二面上执行中温制造步骤;将中温操作晶片附接到所述第二面;移除所述高温操作晶片;以及在所述第一面上执行中温制造步骤。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.11 US 61/914,491;2014.01.08 US 61/924,884;1.一种制造半导体器件的方法,所述方法包括:将第一导电型掺杂剂引入到半导体块的第一面上的第一区中;将第二导电型掺杂剂引入到所述第一面上的第二区中;将高温操作晶片附接到所述第一面;将第一导电型掺杂剂引入到所述半导体块的平行于所述第一面的第二面上的第三区中;将第二导电型掺杂剂引入到所述第二面上的第四区中;执行高温扩散步骤;凭借所述扩散步骤使所述第一导电型掺杂剂和所述第二导电型掺杂剂在所述半导体块中扩散到期望的深度;在所述第二面上执行中温制造步骤;将中温操作晶片附接到所述第二面;移除所述高温操作晶片;以及在所述第一面上执行中温制造步骤。2.如权利要求1所述的方法,其中p型和n型掺杂剂两者都以相应的图案并且非全部地被引入在所述晶片的所述第一和第二表面两者上。3.如权利要求1所述的方法,其中所述中温操作晶片具有与所述高温操作晶片不同的构成。4.如权利要求1所述的方法,其中所述扩散步骤使用比其后任何步骤都更高的持续温度。5.如权利要求1所述的方法,其中所述将掺杂剂引入到所述第一面上的所述第一和第二区中的步骤分别使用与所述将掺杂剂引入到所述第二面上的第三和第四区中的步骤相同的图案。6.如权利要求1所述的方法,其中每个所述操作晶片和所述半导体块之间的连接基本上不受在所述相应的附接步骤之后使用的温度的影响。7.如权利要求1所述的方法,其中所述中温制造步骤是在低于约450℃的温度下执行的。8.如权利要求1所述的方法,其中所述扩散步骤使用超过约600℃的温度。9.如权利要求1所述的方法,进一步包括在将所述掺杂剂引入到每个所述面之前在相应的面上形成沟槽栅。10.如权利要求1所述的方法,其中所述半导体块是由硅制成的。11.如权利要求1所述的方法,其中所述第一导电型是N型。12.如权利要求1所述的方法,其中所述中温制造步骤在所述第一面上以及在所述第二面两者上是以基本上相同的方式执行的。13.如权利要求1所述的方法,其中所述高温操作晶片是硅。14.如权利要求1所述的方法,其中所述高温操作晶片是二氧化硅。15.如权利要求1所述的方法,其中所述高温操作晶片是碳化硅。16.如权利要求1所述的方法,其中所述高温操作晶片是蓝宝石。17.如权利要求1所述的方法,其中所述高温操作晶片是氮化镓。18.如权利要求1所述的方法,其中所述中温操作晶片是石英。19.如权利要求1所述的方法,其中所述中温操作晶片是玻璃。20.如权利要求1所述的方法,其中所述中温操作晶片是硅。21.如权利要求1所述的方法,其中所述中温操作晶片是二氧化硅。22.如权利要求1所述的方法,其中所述中温操作晶片是碳化硅。23.如权利要求1所述的方法,其中所述中温操作晶片是蓝宝石。24.如权利要求1所述的方法,其中所述中温操作晶片是氮化镓。25.如权利要求1所述的方法,其中所述中温操作晶片是难熔金属。26.一种制造半导体器件的方法,所述方法包括:在半导体晶片的第一面上执行高温制造步骤;将第一导电型掺杂剂引入到所述第一面上的第一区中;将第二导电型掺杂剂引入到所述第一面上的第二区中;将高温操作晶片结合到所述第一面;在所述半导体晶片的平行于所述第一面的第二面上执行高温制造步骤;将第一导电型掺杂剂引入到所述第二面上的第三区中;将第二导电型掺杂剂引入到所述第二面上的第四区中;在超过约600℃的温度下执行扩散步骤;凭借所述扩散步骤使所述第一导电型掺杂剂和所述第二导电型掺杂剂在所述半导体晶片中扩散到期望的深度;在低于约450℃的温度下在所述第二面上执行中温制造步骤;将中温操作晶片结合到所述第二面;从所述第一面移除所述高温操作晶片;在低于约450℃的温度下在所述第一面上执行中温制造步骤;从所述第二面移除所述中温操作晶片;以及在低于约240℃的温度下在所述半导体晶片上执行低温处理步骤;其中至少一些所述高温制造步骤是在超过约600℃的温度下执行的。27.如权利要求26所述的方法,其中p型和n型掺杂剂两者都以相应的图案并且非全部地被引入在所述晶片的所述第一和第二表面两者上。28.如权利要求26所述的方法,其中所述中温操作晶片具有与所述高温操作晶片不同的构成。29.如权利要求26所述的方法,其中所述扩散步骤使用比其后任何步骤都更高的持续温度。30.如权利要求26所述的方法,其中所述将掺杂剂引入到所述第一面上的所述第一和第二区中的步骤分别使用与所述将掺杂剂引入到所述第二面上的第三和第四区中的步骤相同的图案。31.如权利要求26所述的方法,进一步包括在将所述掺杂剂引入到每个所述面之前在相应的面上形成沟槽栅。32.如权利要求26所述的方法,其中所述第一导电型是N型。33.如权利要求26所述的方法,其中所述中温制造步骤在所述第一面上以及在所述第二面两者上是以基本上相同的方式执行的。34.如权利要求26所述的方法,其中所述扩散步骤是在超过约1000℃的温度下执行的。35.如权利要求26所述的方法,其中每个所述操作晶片和所述半导体晶片之间的结合基本上不受在相应的结合步骤之后使用的温度的影响。36.如权利要求26所述的方法,其中所述高温操作晶片是硅。37.如权利要求26所述的方法,其中所述高温操作晶片是二氧化硅。38.如权利要求26所述的方法,其中所述高温操作晶片是碳化硅。39.如权利要求26所述的方法,其中所述高温操作晶片是蓝宝石。40.如权利要求26所述的方法,其中所述高温操作晶片是氮化镓。41.如权利要求26所述的方法,其中所述中温操作晶片是石英。42.如权利要求26所述的方法,其中所述中温操作晶片是玻璃。43.如权利要求26所述的方法,其中所述中温操作晶片是硅。44.如权利要求26所述的方法,其中所述中温操作晶片是二氧化硅。45.如权利要求26所述的方法,其中所述中温操作晶片是碳化硅。46.如权利要求26所述的方法,其中所述中温操作晶片是蓝宝石。47.如权利要求26所述的方法,其中所述中温操作晶片是氮化镓。48.如权利要求26所述的方法,其中所述中温操作晶片是难熔金属。49.一种制造半导体器件的方法,所述方法包括:在半导体晶片的第一面上执行高温制造步骤;将第一导电型掺杂剂引入到半导体晶片的第一面上的第一区中;将第二导电型掺杂剂引入到所述第一面上的第二区中;在所述第一面上形成保护层;将高温操作晶片结合到所述第一面上的所述保护层;从所述半导体晶片的平行于所述第一面的第二面开始使所述半导体晶片变薄到期望的厚度;在所述第二面上执行高温制造步骤;将第一导电型掺杂剂引入到所述第二面上的第三区中;将第二导电型掺杂剂引入到所述第二面上的第四区中;执行扩散步骤;凭借所述扩散步骤使所述第一导电型掺杂剂和所述第二导电型掺杂剂在所述半导体晶片中扩散到期望的深度;在所述第二面上执行中温制造步骤,在所述第二面上形成带图案的金属;在所述带图案的金属之上将中温操作晶片结合到所述第二面;从所述第一面移除所述高温操作晶片;从所述第一面移除所述保护层;在所述第一面上执行中温制造步骤,在所述第一面上形成附加的带图案的金属;从所述第二面移除所述中温操作晶片;以及在低于约240℃的温度下在所述半导体晶片上执行低温处理步骤;其中每个所述操作晶片和所述半导体晶片之间的结合基本上不受在相应的结合步骤之后使用的温度的影响;其中所述扩散步骤以及至少一些所述高温制造步骤是在超过约600℃的温度下执行的;其中所述中温制造步骤是在低于约450℃的温度下执行的。50.如权利要求49所述的方法,进一步包括使用化学-机械抛光法来使所述保护层变得平坦。51.如权利要求49所述的方法,其中所述高温制造步骤包括热氧化、化学气相沉积、高温退火中以及形成一个或更多个沟槽栅中的至少一者。52.如权利要求49所述的方法,其中所述中温制造步骤包括执行接触掩膜步骤、钝化层沉积、盘蚀刻,以及金属沉积和掩膜中的至少一者。53.如权利要求49所述的方法,其中所述低温处理步骤包括电镀所述面中的至少一个以及将所述半导体晶片切割成芯片。54.如权利要求49所述的方法,进一步包括在所述移除所述中温操作晶片的步骤之前电镀所述第一面。55.如权利要求49所述的方法,进一步包括在所述移除所述中温操作晶片的步骤之前对所述第一面施加胶带。56.如权利要求49所述的方法,进一步包括在所述移除所述中温操作晶片的步骤之前将所述半导体晶片安装在衬底上。57.如权利要求49所述的方法,其中所述扩散步骤是在超过约1100℃的温度下执行的。58.如权利要求49所述的方法,其中所述扩散步骤使用比金属出现之后的任何步骤都更高的持续温度。59.如权利要求49所述的方法,其中所述中温制造步骤在所述第一面上以及在所述第二面两者上是以基本上相同的方式执行的。60.如权利要求49所述的方法,其中所述在所述第一面上形成附加的金属的步骤使用与所述在所述第二面上形成带图案的金属的步骤大致相同的图案。61.如权利要求49所述的方法,其中p型和n型掺杂剂两者都以相应的图案并且非全部地被引入在所述晶片的所述第一和第二表面两者上。62.如权利要求49所述的方法,其中所述半导体晶片是硅晶片。63.如权利要求49所述的方法,其中当每个所述带图案的金属被形成时,附加的介电和接触元件也被形成。64.如权利要求49所述的方法,其中所述带图案的金属包括铝。65.如权利要求49所述的方法,其中所述中温操作晶片具有与所述高温操作晶片不同的构成。66.如权利要求49所述的方法,其中所述扩散步骤使用比其后任何步骤都更高的持续温度。67.如权利要求49所述的方法,其中所述将掺杂剂引入到所述第一面上的所述第一和第二区中的步骤分别使用与所述将掺杂剂引入到所述第二面上的第三和第四区中的步骤相同的图案。68.如权利要求49所述的方法,进一步包括在将所述掺杂剂引入到每个所述面之前在相应的面上形成沟槽栅。69.如权利要求49所述的方法,其中所述第一导电型是N型。70.如权利要求49所述的方法,其中每个所述操作晶片和所述半导体晶片之间的结合基本上不受在相应的结合步骤之后使用的温度的影响。71.如权利要求49所述的方法,其中所述高温操作晶片是硅。72.如权利要求49所述的方法,其中所述高温操作晶片是二氧化硅。73.如权利要求49所述的方法,其中所述高温操作晶片是碳化硅。74.如权利要求49所述的方法,其中所述高温操作晶片是蓝宝石。75.如权利要求49所述的方法,其中所述高温操作晶片是氮化镓。76.如权利要求49所述的方法,其中所述中温操作晶片是石英。77.如权利要求49所述的方法,其中所述中温操作晶片是玻璃。78.如权利要求49所述的方法,其中所述中温操作晶片是硅。79.如权利要求49所述的方法,其中所述中温操作晶片是二氧化硅。80.如权利要求49所述的方法,其中所述中温操作晶片是碳化硅。81.如权利要求49所述的方法,其中所述中温操作晶片是蓝宝石。82.如权利要求49所述的方法,其中所述中温操作晶片是氮化镓。83.如权利要求49所述的方法,其中所述中温操作晶片是难熔金属。84.一种制造双侧面半导体器件的方法,所述双侧面半导体器件在半导体晶片的两个面上都具有带图案的电流运送接触区域,所述方法以除指定以外的任何顺序包括:a)以两个相应的图案将掺杂剂引入到所述晶片的第一面中;并且随后b)将第一操作晶片附接到所述晶片的所述第一面;c)以两个相应的图案将掺杂剂引入到所述晶片的第二面中;d)加热所述晶片,以由此使所述掺杂剂在所述晶片的所述第一和第二面两者中扩散和活化;e)在所述晶片的所述第二面上形成带图案的金属,并且随后将第二操作晶片附接在所述带图案的金属之上;f)移除所述第一操作晶片,并且随后在所述晶片的所述第一面上形成附加的带图案的金属;并且随后g)移除所述第二操作晶片,并且完成双侧面半导体器件的制造。85.如权利要求84所述的方法,其中p型和n型掺杂剂两者都以相应的图案并且非全部地被引入在所述晶片的所述第一和第二表面两者上。86.如权利要求84所述的方法,其中所述半导体晶片是硅晶片。87.如权利要求84所述的方法,其中当每个所述带图案的金属被形成时,附加的介电和接触元件也被形成。88.如权利要求84所述的方法,其中所述带图案的金属包括铝。89.如权利要求84所述的方法,其中所述第二操作晶片具有与所述第一操作晶片不同的构成。90.如权利要求84所述的方法,其中所述加热步骤使用比其后任何步骤都更高的持续温度。91.如权利要求84所述的方法,其中所述加热步骤使用比金属出现之后的任何步骤都更高的持续温度。92.如权利要求84所述的方法,其中所述引入掺杂剂的步骤在所述第一和第二面两者上使用相同的图案。93.如权利要求84所述的方法,其中所述在所述第一面上形成附加的金属的步骤使用与所述在所述第二面上形成带图案的金属的步骤大致相同的图案。94.如权利要求84所述的方法,进一步包括在所述步骤b)之前将初始操作晶片附接到所述晶片的初始步骤。95.如权利要求84所述的方法,进一步包括在所述步骤b)之前使所述晶片变薄至小于所述晶片宽度的20%,并且将初始操作晶片附接到所述晶片的初始步骤。96.如权利要求84所述的方法,进一步包括在所述步骤b)之前使所述晶片变薄至小于80微米,并且将初始操作晶片附接到所述晶片的初始步骤。97.如权利要求84所述的方法,其中所述步骤c)是在所述步骤b)之后执行的。98.如权利要求84所述的方法,其中所述第一导电型是N型。99.如权利要求84所述的方法,其中每个所述操作晶片和所述半导体晶片之间的结合基本上不受在相应的加热步骤之后使用的温度的影响。100.如权利要求84所述的方法,其中所述第一操作晶片是硅。101.如权利要求84所述的方法,其中所述第一操作晶片是二氧化硅。102.如权利要求84所述的方法,其中所述第一操作晶片是碳化硅。103.如权利要求84所述的方法,其中所述第一操作晶片是蓝宝石。104.如权利要求84所述的方法,其中所述第一操作晶片是氮化镓。105.如权利要求84所述的方法,其中所述第二操作晶片是石英。106.如权利要求84所述的方法,其中所述第二操作晶片是玻璃。107.如权利要求84所述的方法,其中所述第二操作晶片是硅。108.如权利要求84所述的方法,其中所述第二操作晶片是二氧化硅。109.如权利要求84所述的方法,其中所述第二操作晶片是碳化硅。110.如权利要求84所述的方法,其中所述第二操作晶片是蓝宝石。111.如权利要求84所述的方法,其中所述第二操作晶片是氮化镓。112.如权利要求84所述的方法,其中所述第二操作晶片是难熔金属。113.一种制造双侧面半导体器件的方法,所述双侧面半导体器件在半导体晶片的两个面上都具有带图案的电流运送接触区域,所述方法以除指定以外的任何顺序包括:a)以一图案将掺杂剂引入到所述晶片的第一面中;并且随后b)将第一操作晶片附接到所述晶片的所述第一面;c)以一图案将掺杂剂引入到所述晶片的第二面中;d)加热所述晶片,以由此使所述掺杂剂在所述晶片的所述第一和第二面两者中扩散和活化;e)在所述晶片的所述第二面上形成带图案的金属,并且随后将具有与所述第一操作晶片不同的构成的第二操作晶片附接在所述带图案的金属之上;f)移除所述第一操作晶片,并且随后在所述晶片的所述第一面上形成附加的带图案的金属;并且随后g)移除所述第二操作晶片,并且完成双侧面半导体器件的制造。114.如权利要求113所述的方法,其中p型和n型掺杂剂两者都以相应的图案并且非全部地被引入在所述晶片的所述第一和第二表面两者上。115.如权利要求113所述的方法,其中所述半导体晶片是硅晶片。116.如权利要求113所述的方法,其中当每个所述带图案的金属被形成时,附加的介电和接触元件也被形成。117.如权利要求113所述的方法,其中所述带图案的金属包括铝。118.如权利要求113所述的方法,其中所述加热步骤使用比其后任何步骤都更高的持续温度。1...
【专利技术属性】
技术研发人员:理查德·A·布兰查德,威廉·C·亚历山大,
申请(专利权)人:理想能量有限公司,
类型:发明
国别省市:美国;US
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