一种半导体功率器件的背面结构制造技术

本发明专利技术公开了一种半导体功率器件的背面结构，包括半导体基板，所述半导体基板具有彼此相对的第一表面和第二表面，所述半导体基板的第一表面上设有元胞区，所述半导体基板的第二表面具有若干金属填充孔，所述金属填充孔内填充有第一金属，所述第一金属的底部延伸至所述第二表面的外部，所述第一金属的顶部与所述半导体基板欧姆接触。本发明专利技术对传统的半导体功率器件的背面结构进行了改善，通过在半导体基板的第二表面设置金属填充孔并填充第一金属，在半导体基板的第一表面直接加工形成不同类型的功率器件，以进一步降低寄生电阻，提高功率器件的性能；本发明专利技术可以省略外延层和背面金属，以简化功率器件的制造工艺步骤，节省材料，降低成本。

The back structure of a semiconductor power device

【技术实现步骤摘要】
一种半导体功率器件的背面结构
本专利技术涉及半导体
，具体为一种半导体功率器件的背面结构。
技术介绍
半导体器件用于各种电子应用中，诸如个人电脑、手机、数码相机和其他电子设备。通常通过在半导体基板上方依次沉积绝缘或介电层、导电层和半导体材料层，并且使用光刻方法在各个材料层上形成特定的图案，以在半导体基板上方形成电路组件和元件来制造半导体器件。在当今的功率器件市场上，通常通过在半导体基板下方形成背面金属，在半导体基板上设置所需器件结构来制造半导体器件，背面金属与半导体基板作为标准工艺被广泛地应用在金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)、双极型晶体管(BJT)、二极管等功率器件上，以满足器件的各项规格要求。图1至图3示出了现有技术中各种不同类型的功率器件的结构，均为在半导体基板背面形成背面金属，在半导体基板表面加工形成不同类型的功率器件，这个传统工艺流程长，成本高，产能紧急，技术扩展受限，产品性能也有待优化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种半导体功率器件的背面结构，在半导体基板正面直接加工形成不同类型的功率器件，通过在半导体基板背面设置金属填充孔并填充金属，以进一步降低寄生电阻，提高功率器件的性能，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种半导体功率器件的背面结构，包括半导体基板，所述半导体基板具有彼此相对的第一表面和第二表面，所述半导体基板的第一表面上设有元胞区，所述半导体基板的第二表面具有若干金属填充孔，所述金属填充孔内填充有第一金属，所述第一金属的底部延伸至所述第二表面的外部，所述第一金属的顶部与所述半导体基板欧姆接触。优选的，在所述半导体基板与所述金属填充孔顶部的接触面内设有第一掺杂区。优选的，所述第一金属的侧部与所述半导体基板之间为欧姆接触或非欧姆接触。优选的，所述第一金属的侧部与所述半导体基板之间为欧姆接触时，在所述半导体基板与所述金属填充孔侧部的接触面内设有第二掺杂区。优选的，所述第一金属延伸至所述第二表面外部的部分与所述第二表面之间为欧姆接触或非欧姆接触。优选的，所述第一金属延伸至所述第二表面外部的部分与所述第二表面之间为欧姆接触时，所述第二表面内设有第三掺杂区。优选的，所述第一金属包括填充金属。优选的，所述第一金属还包括连接层和保护层，所述连接层、保护层和填充金属自所述半导体基板的表面向外依次分布。优选的，所述连接层为钛，和/或，所述保护层为氮化钛，和/或，所述填充金属为铝、银、铜、镍、金、钨、铝铜合金、铝硅铜合金中的一种。优选的，所述金属填充孔均匀分布在所述半导体基板的第二表面内。优选的，所述金属填充孔的延伸方向与所述第二表面所在平面垂直。优选的，每个所述第一金属延伸至所述第二表面外部的部分均相连，形成第一金属层。优选的，每个所述第一金属延伸至所述第二表面外部的部分互不相连。优选的，所述半导体基板的第二表面上形成有背面金属，所述背面金属包覆所述第二表面及所述第一金属。优选的，所述背面金属与所述第一金属的金属类型相同。优选的，所述背面金属与所述第一金属的金属类型不同。优选的，所述半导体基板为半导体衬底，或，所述半导体基板包括半导体衬底和外延层。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术对传统的半导体功率器件的背面结构进行了改善，通过在半导体基板的第二表面设置金属填充孔并填充第一金属，在半导体基板的第一表面直接加工形成不同类型的功率器件，以进一步降低寄生电阻，提高功率器件的性能；本专利技术可以不设置外延层和背面金属，以简化工艺步骤，降低成本。附图说明图1为现有技术中的金属氧化物半导体场效晶体管的剖视图；图2为现有技术中的双极型晶体管的剖视图；图3为现有技术中的二极管的剖视图；图4为本专利技术的一实施例的剖视图；图5为本专利技术的一实施例的第一金属的剖视图；图6为本专利技术的另一实施例的剖视图；图7为本专利技术的另一实施例的剖视图；图8为本专利技术的另一实施例的剖视图；图9为本专利技术的另一实施例的剖视图；图10为本专利技术的第一实施例的功率器件的剖视图；图11为本专利技术的第二实施例的功率器件的剖视图；图12为本专利技术的第三实施例的功率器件的剖视图。图中：1、半导体基板；11、半导体衬底；12、外延层；3、元胞区；4、背面金属；5、第一金属；51、连接层；52、保护层；53、填充金属；6、第一掺杂区；7、第二掺杂区；8、第三掺杂区。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图4所示，本专利技术提供了一种半导体功率器件的背面结构，包括半导体基板1，所述半导体基板1具有彼此相对的第一表面和第二表面，所述半导体基板1的第一表面上设有元胞区3，所述半导体基板1的第二表面具有若干金属填充孔，采用激光方式、机械方式或化学方式在所述半导体基板1的第二表面上进行开槽，形成所述金属填充孔，所述金属填充孔可以是孔状也可以是槽状，对此不具体限定，所述金属填充孔均匀分布在所述半导体基板1的第二表面内，所述金属填充孔的延伸方向与所述半导体基板1的第二表面所在平面垂直，金属填充孔的槽深可根据半导体功率器件的参数要求进行调整。图4至图9中的元胞区3仅作标示作用，不代表任何具体的功率器件。所述金属填充孔内填充有第一金属5，所述第一金属5填充满所述金属填充孔，并且所述第一金属5的底部延伸至所述半导体基板1的第二表面的外部。在一较佳地实施例中，如图5所示，所述第一金属5连接层51、保护层52和填充金属53，所述连接层51、保护层52和填充金属53自所述半导体基板1的表面向外依次分布。其中，优选的，所述连接层51为钛，所述连接层51用于改善第一金属5与半导体基板1的欧姆接触；所述保护层52为氮化钛，所述保护层52用于保护连接层51，防止连接层51氧化；所述填充金属53为铝、银、铜、镍、金、钨、铝铜合金、铝硅铜合金中的一种。需要注意的是，所述连接层51包括但不限于钛，所述保护层52包括但不限于氮化钛，所述填充金属53包括但不限于铝、银、铜、镍、金、钨、铝铜合金、铝硅铜合金中的一种。在半导体基板1的第二表面和金属填充孔内通过CVD、PVD、电镀等方式依次形成连接层51、保护层52和填充金属53为本领域的常用技术手段，在此不再赘述。在另一较佳地实施例中，所述第一金属5仅包括填充金属53，在该实施例中，第一金属5包括但不限于铝、银、铜、镍、金、钨、铝铜合金、铝硅铜合金中的一种。在半导体基板1的第二表面和金属填充孔内通过CVD、PVD、电镀等方式形成填充金属53为本领域的常用技术手段，在此不再赘述。需要注意的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体功率器件的背面结构，包括半导体基板，所述半导体基板具有彼此相对的第一表面和第二表面，所述半导体基板的第一表面上设有元胞区，其特征在于：所述半导体基板的第二表面具有若干金属填充孔，所述金属填充孔内填充有第一金属，所述第一金属的底部延伸至所述第二表面的外部，所述第一金属的顶部与所述半导体基板欧姆接触。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体功率器件的背面结构，包括半导体基板，所述半导体基板具有彼此相对的第一表面和第二表面，所述半导体基板的第一表面上设有元胞区，其特征在于：所述半导体基板的第二表面具有若干金属填充孔，所述金属填充孔内填充有第一金属，所述第一金属的底部延伸至所述第二表面的外部，所述第一金属的顶部与所述半导体基板欧姆接触。


2.根据权利要求1所述的半导体功率器件的背面结构，其特征在于，在所述半导体基板与所述金属填充孔顶部的接触面内设有第一掺杂区。


3.根据权利要求1所述的半导体功率器件的背面结构，其特征在于，所述第一金属的侧部与所述半导体基板之间为欧姆接触或非欧姆接触。


4.根据权利要求3所述的半导体功率器件的背面结构，其特征在于，所述第一金属的侧部与所述半导体基板之间为欧姆接触时，在所述半导体基板与所述金属填充孔侧部的接触面内设有第二掺杂区。


5.根据权利要求1所述的半导体功率器件的背面结构，其特征在于，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈则瑞，黄健，孙闫涛，宋跃桦，吴平丽，樊君，张丽娜，
申请(专利权)人：捷捷微电上海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31