具有底部源极的功率MOSFET器件及其制作方法技术

一种具有底部源极的功率MOSFET器件及其制作方法，在晶片正面形成有相绝缘的栅极和源极。该源极上电镀有源极凸块；由塑封体包封栅极，以及源极和源极凸块与栅极之间的第一绝缘层；源极金属层形成在源极凸块暴露的表面上，构成源极与外部器件电性连接的区域；晶片背面研磨使厚度减薄。晶片背面形成有漏极金属层作为漏极。一孔槽贯穿晶片背面与栅极连通，使栅极的部分表面从孔槽中暴露形成该栅极与外部器件电性连接区域。晶片的正面朝下，则使源极位于器件底部，而漏极和从孔槽中暴露的栅极就位于器件顶部。本发明专利技术中所述漏极及栅极之间，由孔槽内的第二绝缘层以及所述栅极背面的起始层来进行绝缘保护，能有效防止击穿。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体器件结构及其制作方法，特别涉及一种具有底部源极的功率MOSFET器件及其制作方法。
技术介绍
普通垂直功率场效应管(MOSFET)的芯片一般都将源极和栅极设置在芯片的正面而将漏极设置在芯片的底部。在许多应用场合，我们希望功率MOSFET的源极能够位于芯片的底部，这在例如利用堆叠芯片的封装结构形成DC-DC转换器时非常有用。在另外一些场合，例如将封装体的芯片基座作为地极时，使用具有底部源极的功率MOSFET是必须的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有底部源极的功率MOSFET器件及其制作方法，可以使其源极暴露设置在该器件的底部，而使暴露设置在该器件顶部的漏极和栅极之间具有良好的绝缘保护；能够应用于厚度为超薄衬底(substrateless)量级的晶片上，并有效减少掩模的使用，简化工艺流程。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案之一是提供一种具有底部源极的功率MOSFET器件，包含漏极、栅极和源极，其相互绝缘隔离，并能够分别与外部器件电性连接；其中，所述源极形成在一晶片的正面；晶片的该正面朝下，使所述源极在所述功率MOSFET器件的底部暴露设置；所述漏极形成在所述晶片的背面；晶片的该背面朝上，使所述漏极在所述功率MOSFET器件的顶部暴露设置；所述栅极形成在所述晶片的正面；所述晶片的背面开设有一孔槽，其连通至所述栅极，所述孔槽侧壁覆盖有第二绝缘层；所述孔槽的底面没有被所述第二绝缘层覆盖，所述栅极的至少一部分从该孔槽中暴露出来，从而使该栅极在该功率MOSFET器件的顶部暴露出来。所述晶片包含衬底，并在该衬底正面形成有绝缘的起始层；当所述晶片正面朝上时，还在该晶片的正面由下至上依次形成有电性连接的源极、源极凸块和源极金属层；其中，所述源极与所述栅极，分别形成在所述晶片的起始层上；在所述源极和栅极的外表面还设置有第一绝缘层，并使所述源极的顶面上至少有一部分从所述第一绝缘层的表面暴露出来；所述源极凸块是通过电镀形成的金属块，其连接在所述源极暴露的顶面上。通过在晶片正面进行塑封形成有塑封体，其覆盖在所述第一绝缘层及所述源极凸块的外表面；并且，通过在晶片正面研磨，使所述源极凸块的顶面，暴露在与之齐平的所述塑封体的顶面之外。所述源极金属层是在晶片正面通过金属化形成的，其覆盖在所述源极凸块及所述塑封体的顶面；所述源极金属层的顶面成为所述源极与外部器件电性连接的所述源极。所述晶片经由背面研磨，厚度减薄至超薄衬底(substrateless)量级,优选的厚度小于2um。在所述晶片的背面朝上时，通过金属化形成覆盖在所述晶片衬底背面的漏极金属层，其顶面作为所述漏极来与外部器件连接。所述孔槽依次贯穿所述漏极金属层、所述晶片的衬底及其起始层设置；所述覆盖在孔槽侧壁的第二绝缘层，延伸到所述漏极金属层上环绕孔槽顶部开口一定距离。本专利技术的另一个技术方案是提供一种具有底部源极的功率MOSFET器件的制作方法，其适用于制造源极暴露设置在器件底部，且相互绝缘的漏极和栅极分别暴露设置在器件顶部的功率MOSFET器件；所述制作方法包含以下步骤:步骤1、晶片包含有衬底，使所述晶片的正面朝上，在晶片衬底的正面上形成相互绝缘的栅极和源极；步骤2、在所述源极上形成与之电性连接的源极凸块；步骤3、从所述晶片正面塑封形成塑封体；步骤4、从正面研磨塑封后的晶片，使所述源极凸块的至少一部分表面暴露在塑封体以外；步骤5、在所述晶片正面通过金属化形成源极金属层，使其至少覆盖在所述源极凸块暴露的表面上并与之电性连接，从而使该源极金属层成为所述源极来与外部器件连接；步骤6、使所述晶片的背面朝上，从背面研磨将晶片减薄；步骤7、在晶片背面通过金属化形成漏极金属层，其覆盖在所述晶片的衬底背面；步骤8、从晶片背面形成连通至所述栅极的一个孔槽；步骤9、在晶片的背面形成绝缘保护；步骤10、去除晶片背面多余的绝缘材料，使所述漏极金属层的至少一部分表面暴露出来成为可与外部器件连接的所述漏极；并且，使所述栅极的至少一部分表面从所述孔槽中暴露出来成为该栅极与外部器件连接的区域。步骤I中，在所述晶片的衬底正面形成有绝缘起始层，在所述绝缘起始层上设置了所述栅极和源极；还在所述栅极和源极的外表面形成第一绝缘层，使所述源极的顶面上至少有一部分从所述第一绝缘层的表面暴露出来。步骤2中，在所述源极暴露的顶面上，通过电镀形成金属材质的所述源极凸块；通过所述第一绝缘层将所述源极凸块与所述栅极绝缘隔离。步骤3中，通过晶片正面塑封形成的塑封体，将所述第一绝缘层及所述源极凸块的外表面包封起来；并且，所述源极凸块顶面上覆盖有一定厚度的所述塑封体。步骤4中，通过晶片正面研磨，使所述塑封体的顶面与所述源极凸块的顶面齐平，并且使所述源极凸块的顶面暴露出来。步骤5中，所述源极金属层覆盖在研磨后的所述塑封体的顶面以及所述源极凸块暴露的顶面上；所述源极通过源极凸块来连通所述源极金属层，并经由所述源极金属层的顶面与外部器件电性连接。步骤6中，所述晶片经过背面研磨,厚度减薄至超薄衬底(substrateless)量级。一种实施例的步骤8中，通过激光钻孔法，向下贯穿所述漏极金属层、所述晶片的衬底及其起始层，形成连通至所述栅极背面的孔槽。另一种实施例的步骤8中，先在所述漏极金属层的顶面上设置第一掩模版；在所述第一掩模版上设有一通孔，该通孔的位置与第一掩模版下方的所述栅极的位置相对应；之后，在该通孔的位置通过湿法或干法刻蚀，依次贯穿所述漏极金属层，所述晶片的衬底及其起始层，形成连通至所述栅极背面的孔槽。步骤9中，晶片背面形成有第二绝缘层，其覆盖在所述漏极金属层的顶面，以及所述孔槽的侧壁及底部。步骤10中，在所述第二绝缘层上设置了第二掩模版；通过刻蚀，使在所述第二掩模版覆盖之下的第二绝缘层被保留，而其余位置的所述第二绝缘层被去除；S卩，完成刻蚀后，所述孔槽的侧壁以及在所述漏极金属层上方环绕所述孔槽顶部开口一定距离内设置的第二绝缘层被保留下来；所述漏极金属层顶面的其他位置，没有被第二绝缘层覆盖的部分则成为所述漏极；并且，所述孔槽的底部也没有被所述第二绝缘层覆盖，而使所述栅极背面的至少一部分从该孔槽的底部暴露出来，成为所述栅极与外部器件电性连接的区域。与现有技术相比，本专利技术中经由上述制作方法获得的功率MOSFET器件，其优点在于:本专利技术中晶片厚度在超薄衬底(substrateless)量级；整个制作过程中仅使用两个掩模板，工艺流程简单；使得所述漏极区域和从所述孔槽中暴露的栅极区域，位于器件的顶部；而所述源极区域，位于该器件的底部。并且，所述漏极区域及所述栅极区域之间，由所述孔槽内的第二绝缘层以及所述栅极背面的起始层来进行绝缘保护，能有效防止击穿。附图说明图1是现有一种设置了底部源极的功率MOSFET器件的结构示意图；图2是现有另一种设置了底部源极的功率MOSFET器件的结构示意图；图3 图14是本专利技术所述具有底部源极的功率MOSFET器件的制作流程示意图；其中，图14是所述具有底部源极的功率MOSFET器件的结构示意图。具体实施例方式以下结合附图说明本专利技术的具体实施方式。如图1所示，一种设置了底部源极的功率MOSFET中，在普通场效应管的晶片100正面设置了栅极和源极，其表面对应形成有栅极金属层120和源极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有底部源极的功率MOSFET器件，其特征在于，所述功率MOSFET器件中，包含漏极、栅极(42)和源极(41)，其相互绝缘隔离，并能够分别与外部器件电性连接；其中，所述源极(41)形成在一晶片的正面；晶片的该正面朝下，使所述源极(41)在所述功率MOSFET器件的底部暴露设置；所述漏极形成在所述晶片的背面；晶片的该背面朝上，使所述漏极在所述功率MOSFET器件的顶部暴露设置；所述栅极(42)形成在所述晶片的正面；所述晶片的背面开设有一孔槽(80)，其连通至所述栅极(42)，所述孔槽(80)侧壁覆盖有第二绝缘层(52)；所述孔槽(80)的底面没有被所述第二绝缘层(52)覆盖，所述栅极(42)的至少一部分从该孔槽(80)中暴露出来，从而使该栅极(42)在该功率MOSFET器件的顶部暴露出来。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何约瑟，薛彦迅，黄平，
申请(专利权)人：万国半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：