半导体器件、半导体单元结构及其形成方法技术

本发明专利技术实施例提供半导体器件、半导体单元结构及其形成方法。阐述用于在半导体器件中对数据信号进行背侧路由的装置及方法。在一个实例中，所阐述的半导体单元结构包括：虚设器件区，位于半导体单元结构的前侧处；金属层，包括位于半导体单元结构的背侧处的多条金属线；介电层，形成在虚设器件区与金属层之间；内部金属，设置在介电层内；至少一个第一通孔，被形成为穿过介电层且将内部金属电连接到背侧处的所述多条金属线；以及至少一个第二通孔，形成在介电层中且在实体上耦合在内部金属与前侧处的虚设器件区之间。处的虚设器件区之间。处的虚设器件区之间。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件、半导体单元结构及其形成方法


[0001]本专利技术实施例涉及一种半导体器件、半导体单元结构及其形成方法。

技术介绍

[0002]摩尔定律例示出以下趋势：密集的集成电路(integrated circuit，IC)内的晶体管的数目近似每两年翻一番。除了变得更密集之外，整体芯片体积(例如，芯片占据的物理空间的量)也在减少。将更多的晶体管封装到更小的体积中可能会导致设计及制作问题，例如芯片上缺少引脚存取(pin access)或路由拥塞。
[0003]已在IC芯片的背侧处使用超级电力轨条(super power rail，SPR)，以减少衬底面积且改善路由灵活性。但现有IC的SPR主要用于在背侧处提供电源，而不是在IC的前侧与背侧之间对数据信号进行路由。根据背侧金属分析，在典型的IC的背侧处使用25％的金属线对于背侧电源网络来说便足够，这意味着现有的背侧技术尚未最好地利用背侧路由资源。
[0004]在本
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部分中公开的信息仅旨在为以下阐述的本专利技术的各种实施例提供上下文，且因此本
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部分可包括未必是现有技术信息(即，所属领域中的一般技术人员已知的信息)的信息。因此，在本
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部分中阐述当前命名的专利技术人的工作的范围内，所述工作以及在提出申请时可能不符合现有技术的说明的方面既不明确也不隐含地被认为是针对本公开的现有技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种半导体单元结构，其包括：虚设器件区，位于所述半导体单元结构的前侧处；金属层，包括位于所述半导体单元结构的背侧处的多条金属线；介电层，形成在所述虚设器件区与所述金属层之间；内部金属，设置在所述介电层内；至少一个第一通孔，被形成为穿过所述介电层且将所述内部金属电连接到所述背侧处的所述多条金属线；以及至少一个第二通孔，形成在所述介电层中且在实体上耦合在所述内部金属与所述前侧处的所述虚设器件区之间。
[0006]本专利技术实施例提供一种半导体器件，其包括：驱动器单元，被配置用于产生信号；接收器单元，被配置用于接收所述信号；以及中继单元，被定位成靠近所述接收器单元，且被配置用于通过延伸到所述接收器单元及所述中继单元二者中的信号线将来自所述驱动器单元的所述信号转发到所述接收器单元，其中：所述信号线包括位于所述半导体器件的前侧处的所述接收器单元中的有源栅极，所述信号线包括位于所述半导体器件的所述前侧处的所述中继单元中的虚设栅极，所述中继单元包括内部金属，所述内部金属设置在所述半导体器件的背侧处且被配置用于接收来自所述驱动器单元的所述信号，且所述中继单元包括将所述内部金属电连接到所述虚设栅极的通孔，以通过所述信号线将所述信号传送到所述接收器单元。
[0007]本专利技术实施例提供一种用于形成半导体单元结构的方法，其包括：在位于所述半导体单元结构的背侧处的衬底上在所述半导体单元结构的前侧处形成虚设器件区；将所述
半导体单元结构上下颠倒；在所述半导体单元结构的所述背侧处形成介电层，其中所述介电层包括：内部金属，以及至少一个第一通孔，在实体上耦合在所述内部金属与所述前侧处的所述虚设器件区之间；对所述介电层进行刻蚀以形成穿过所述介电层的至少一个第二通孔；以及在所述介电层上沉积金属层，所述金属层包括位于所述背侧处的多条金属线，其中所述至少一个第二通孔将所述内部金属电连接到所述多条金属线。
附图说明
[0008]结合附图阅读以下详细说明，会最好地理解本公开的各方面。应注意，各种特征未必按比例绘制。事实上，为使论述清晰，可任意地增大或减小各种特征的尺寸及几何形状。贯穿说明书及图式，相似的参考编号标示相似的特征。
[0009]图1示出根据本公开一些实施例的示例性半导体单元结构的剖视图。
[0010]图2示出根据本公开一些实施例的用于由电路中的中继单元(relay cell)对信号进行路由的示例性方法。
[0011]图3A示出根据本公开一些实施例的包括内部金属与背侧层之间的连接件(connection)的中继单元的示例性布局。
[0012]图3B示出根据本公开一些实施例的图3A中的中继单元的第一剖视图。
[0013]图3C示出根据本公开一些实施例的图3A中的中继单元的第二剖视图。
[0014]图4示出根据本公开一些实施例的包括内部金属与背侧层之间的连接件的另一中继单元的示例性布局。
[0015]图5A示出根据本公开一些实施例的从驱动器单元到中继单元的示例性背侧信号路由的透视图。
[0016]图5B示出根据本公开一些实施例的图5A中的示例性背侧信号路由的俯视图。
[0017]图6A示出根据本公开一些实施例的包括内部金属与前侧层之间的连接件的中继单元的示例性布局。
[0018]图6B示出根据本公开一些实施例的图6A中的有源栅极的剖视图。
[0019]图6C示出根据本公开一些实施例的图6A中的中继单元的第一剖视图。
[0020]图6D示出根据本公开一些实施例的图6A中的中继单元的第二剖视图。
[0021]图7示出根据本公开一些实施例的包括内部金属与前侧层之间的连接件的另一中继单元的示例性布局。
[0022]图8A示出根据本公开一些实施例的从驱动器单元到接收器单元的示例性背侧信号路由的透视图。
[0023]图8B示出根据本公开一些实施例的图8A中的示例性背侧信号路由的俯视图。
[0024]图9示出根据本公开一些实施例的由中继单元进行的另一示例性背侧信号路由的透视图。
[0025]图10示出根据本公开一些实施例的由中继单元进行的又一示例性背侧信号路由的透视图。
[0026]图11到图14示出根据本公开一些实施例的不同的中继单元的示例性布局。
[0027]图15示出例示根据本公开一些实施例的用于在包括多个单元的电路中传递数据信号的示例性方法的流程图。
[0028]图16示出例示根据本公开一些实施例的用于形成半导体单元结构的示例性方法的流程图。
具体实施方式
[0029]以下公开内容阐述各种示例性实施例以实施主题的不同特征。以下阐述组件及排列的具体实例以简化本公开。当然，这些仅是实例且并不旨在进行限制。举例来说，在以下说明中，第一特征形成在第二特征之上或形成在第二特征上可包括其中第一特征与第二特征被形成为直接接触的实施例，且还可包括其中在第一特征与第二特征之间可形成有附加特征以使得所述第一特征与所述第二特征可能不直接接触的实施例。另外，本公开可在各种实例中重复使用参考编号和/或字母。此种重复是出于简化及清晰的目的，而并非自身指示所论述的各种实施例和/或配置之间的关系。
[0030]此外，为易于说明，本文中可使用例如“在
…
之下(beneath)”、“在
…
下方(below)”、“下部的(lower)”、“在
…
上方(above)”、“上部的(upper)”等空间相对性用语来阐述图中所例示的一个元件或特征与另一(其他)元件或特征的关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体单元结构，包括：虚设器件区，位于所述半导体单元结构的前侧处；金属层，包括位于所述半导体单元结构的背侧处的多条金属线；介电层，形成在所述虚设器件区与所述金属层之间；内部金属，设置在所述介电层内；至少一个第一通孔，被形成为穿过所述介电层且将所述内部金属电连接到所述背侧处的所述多条金属线；以及至少一个第二通孔，形成在所述介电层中且在实体上耦合在所述内部金属与所述前侧处的所述虚设器件区之间。2.根据权利要求1所述的半导体单元结构，其中：所述至少一个第一通孔包括沿着第一方向分别设置在所述内部金属的两侧处的两个第一通孔；且所述两个第一通孔中的每一者沿着与所述第一方向垂直的第二方向延伸穿过所述介电层。3.根据权利要求1所述的半导体单元结构，其中：所述内部金属将所述半导体单元结构与驱动器单元电连接，且被配置用于：从所述驱动器单元接收信号；以及通过以下者将所述信号传送到所述背侧处的接收器单元：所述至少一个第一通孔、所述金属层及所述接收器单元的内部金属。4.根据权利要求1所述的半导体单元结构，还包括：外延层，位于所述前侧处；以及馈送穿孔，将所述背侧处的所述内部金属在实体上耦合及电连接到所述前侧处的所述外延层，其中：所述内部金属被配置用于：通过所述金属层及所述至少一个第一通孔从驱动器单元接收信号，且通过所述馈送穿孔将所述信号传送到所述外延层，且所述外延层被配置用于通过前侧路由将所述信号传送到接收器单元。5.一种半导体器件，包括：驱动器单元，被配置用于产生信号；接收器单元，被配置用于接收所述信号；以及中继单元，被定位成靠近所述接收器单元，且被配置用于通过延伸到所述接收器单元及所述中继单元二者中的信号线将来自所述驱动器单元的所述信号转发到所述接收器单元，其中：所述信号线包括位于所述半导体器件的前侧处的所述接收器单元中的有源栅极，所述信号线包括位于所述半导体器件的所述前侧处的所述中继单元中的虚设栅极，所述中继单元包括内部金属，所述内部金属设置在所述半导体器件的背侧处且被配置用于接收来自所述驱动器单元的所述信号，且所述中继单元包括将所述内部金属电连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭士玮，林威呈，曾健庭，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：