具有改進(jìn)的金屬化附著力的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的各個實施例涉及與現(xiàn)有技術(shù)相比具有優(yōu)越的金屬化結(jié)構(gòu)附著力的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、以及用于制造具有優(yōu)越的金屬化結(jié)構(gòu)附著力的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]許多半導(dǎo)體器件都是使用多層堆疊結(jié)構(gòu)構(gòu)造的，其中金屬材料(metal material)或金屬的材料(metallic material)附著到半導(dǎo)體材料，例如，娃基功率M0SFET。在用于將鈦接合到硅的現(xiàn)有技術(shù)中，許多現(xiàn)有自動化生產(chǎn)技術(shù)，例如機(jī)械鋸切以及真空輔助芯片拾取，可能導(dǎo)致背側(cè)金屬化結(jié)構(gòu)從半導(dǎo)體材料“剝落”。避免硅-鈦器件中的背側(cè)金屬化結(jié)構(gòu)剝落的當(dāng)前可行解決方案是，用其他金屬替換鈦，例如鋁-銅-硅化合物。但是，對于許多應(yīng)用而言，此解決方案可能導(dǎo)致器件性能降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在各個實施例中，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可以包括襯底，該襯底具有形成于襯底的第一側(cè)上的第一層，以及形成于該第一層之上的第二層。在各個實施例中，該第二層可以包括多個大體上尖的結(jié)構(gòu)，這些大體上尖的結(jié)構(gòu)貫通第一層并且延伸到襯底中。
【附圖說明】
[0004]在附圖中，類似的參考符號通常是指在不同視圖中的本發(fā)明的相同部分。附圖不必按比例繪制，相反，重點通常放在說明本發(fā)明的原理上。在以下說明中，將參照以下附圖描述本發(fā)明的各個實施例，其中:
[0005]圖1根據(jù)一個可能的實施例示出了半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括形成于襯底上的第一導(dǎo)電層、以及形成于第一導(dǎo)電層之上的第二導(dǎo)電層；
[0006]圖2A根據(jù)一個實施例示出了半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括形成于襯底上的第一導(dǎo)電層、以及形成為通過第一導(dǎo)電層并且進(jìn)入襯底中的凹部；
[0007]圖2B示出了圖2A中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖，其中第二導(dǎo)電層已形成于第一導(dǎo)電層之上；
[0008]圖3A和圖3B示出了通過分析半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一個可能實施例而獲得的實驗結(jié)果；
[0009]圖4A和圖4B以流程圖的形式示出了根據(jù)各個實施例的形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法；
[0010]圖5A和圖5B以流程圖的形式示出了根據(jù)各個實施例的形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的另一種方法。
【具體實施方式】
[0011]以下詳細(xì)說明將參照附圖進(jìn)行，附圖以圖示的方式示出了可以實踐本發(fā)明的具體細(xì)節(jié)和實施例。
[0012]本說明書中所用的術(shù)語“示例性”是指“用作示例、實例或例證”。在本說明書中被描述為“示例性”的任何實施例或設(shè)計并不視作相對于其他實施例或設(shè)計優(yōu)選或有優(yōu)勢。
[0013]關(guān)于形成于側(cè)或表面“之上”的沉積材料所使用的術(shù)語“之上”是指該沉積材料可以“直接”形成于所暗指側(cè)或表面上，例如，與其直接接觸。關(guān)于形成于側(cè)或表面上的沉積材料使用的術(shù)語“之上”在本說明書中可以用于表示“間接地”形成于該暗指的側(cè)或表面上，暗指側(cè)或表面與沉積材料之間布置了一個或多個其他層。
[0014]本說明書中所用的術(shù)語“載體結(jié)構(gòu)”應(yīng)理解為包括各種結(jié)構(gòu)，例如，引線框架、諸如硅襯底等的半導(dǎo)體襯底、印刷電路板、以及/或者各種柔性襯底。
[0015]在各個實施例中，本發(fā)明提供了具有改進(jìn)的背側(cè)金屬化結(jié)構(gòu)附著特性的半導(dǎo)體器件，能夠承受現(xiàn)代自動化制造技術(shù)。
[0016]根據(jù)各個實施例，如圖1中所示，本發(fā)明公開了半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100可以包括襯底102、第一導(dǎo)電層104，該第一導(dǎo)電層可以形成于襯底102的第一側(cè)102a上和/或之上。在各個實施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100可以進(jìn)一步包括形成于第一導(dǎo)電層104上和/或之上的第二導(dǎo)電層106。第二導(dǎo)電層106可以包括多個大體上尖的結(jié)構(gòu)108或者基本上由多個大體上尖的結(jié)構(gòu)108構(gòu)成，這些大體上尖的結(jié)構(gòu)貫通第一導(dǎo)電層104 (換言之，延伸通過第一導(dǎo)電層104)并且進(jìn)一步延伸到襯底102中。根據(jù)各個實施例，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100，盡管在本說明書中一般相對于二極管進(jìn)行描述，但是可以實施在各種半導(dǎo)體器件中，例如，鈦耦合和/或附著到η型摻雜硅的器件，例如，硅基功率M0SFET，例如英飛凌科技股份有限公司的CoolMOS?。在一些實施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100可以在不使用襯底102的情況下實施。根據(jù)各個實施例，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100可以使用另一種材料制成，該材料用作襯底102的代用品，并且將完整結(jié)構(gòu)沉積到襯底102上。根據(jù)一個實施例，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100可以實施為疊層結(jié)構(gòu)，其中襯底102可以是娃和/或基于娃的層。在至少一個實施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100可以實施為疊層結(jié)構(gòu)，其中第一導(dǎo)電層104可以是鈦和/或基于鈦的層。根據(jù)一個實施例，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100可以實施為疊層結(jié)構(gòu)，其中第二導(dǎo)電層106可以實施為鋁和/或基于鋁的層。根據(jù)一個實施例，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100可以實施為疊層結(jié)構(gòu)，其中襯底102可以是基于二氧化娃的層，第一導(dǎo)電層104可以是基于鈦鎢的層，并且第二導(dǎo)電層106可以是基于鋁的層。根據(jù)一個實施例，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100可以實施為疊層結(jié)構(gòu)，其中襯底102可以是基于二氧化硅的層，第一導(dǎo)電層104可以是基于氮化鈦的層，并且第二導(dǎo)電層106可以是基于鋁的層。根據(jù)一個實施例，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100可以實施為疊層結(jié)構(gòu)，其中襯底102可以是基于銅的層，第一導(dǎo)電層104可以是非導(dǎo)電的基于氧化鋁的層，并且第二導(dǎo)電層106可以是非導(dǎo)電的基于氮化硅的層。根據(jù)多個示例性實施例，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100可以實施為疊層結(jié)構(gòu)，其中多個大體上尖的結(jié)構(gòu)108可以用于增大非導(dǎo)電層之間的附著力。在各個實施例中，襯底102可以包括半導(dǎo)體材料或者基本上由半導(dǎo)體材料構(gòu)成，例如鍺、硅鍺、碳化硅、氮化鎵、銦、氮化銦鎵、砷化銦鎵、氧化銦鎵鋅或者其他元素和/或化合物半導(dǎo)體，例如II1-V族化合物半導(dǎo)體，例如，砷化鎵或者磷化銦，或者I1-VI族化合物半導(dǎo)體或者三元化合物半導(dǎo)體或者四元化合物半導(dǎo)體，視給定應(yīng)用的需要而定。襯底102可以包括例如玻璃和/或各種聚合物或者基本上由例如玻璃和/或各種聚合物構(gòu)成。襯底102可以是絕緣體上硅(SOI)結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，襯底102可以是印刷電路板。根據(jù)各個實施例，襯底102可以是柔性襯底，例如，柔性塑料襯底，例如，聚酰亞胺襯底。在各個實施例中，襯底102可以由以下材料中的一個或多個構(gòu)成，或者可以包括以下材料中的一個或多個:聚酯膜、熱固塑料、金屬、金屬化塑料、金屬箔以及聚合物。在各個實施例中，襯底102可以是柔性層合(laminate)結(jié)構(gòu)。根據(jù)各個實施例，襯底102可以是半導(dǎo)體襯底，例如，硅襯底。在一些實施例中，襯底102可以是多層襯底，例如，多層聚合物、多層玻璃陶瓷、多層玻璃陶瓷銅等。襯底102可以包括或者基本上由其他材料或者材料組合構(gòu)成，例如，各種電介質(zhì)、金屬和聚合物，視給定應(yīng)用的需要而定。在各個實施例中，襯底102可以具有厚度Tl，該厚度Tl在從約100 μ m到約700 μ m的范圍內(nèi)，例如，在從約150 μ m到約650 μ m的范圍內(nèi)，例如，在從約200 μ m到約600 μ m的范圍內(nèi)，例如，在從約250 μ m到約550 μ m的范圍內(nèi)，例如，在從約300 μ m到約500 μ m的范圍內(nèi)，例如，在從約350 μ m到約450 μ m的范圍內(nèi)。在一些實施例中，襯底102可以具有厚度Tl，該厚度Tl為至少約100 μ m，例如，至少150 μ m，例如，至少200 μ m，例如，至少250 μ m，例如，至少300 μ m。在各個實施例中，襯底102可以具有厚度Tl，該厚度Tl小于或等于約700 μ m，例如，小于或等于650 μ m，例如，小于或等于600 μ m，例如，小于或等于550 μ m，例如，小于或等于500 μ m。根據(jù)各個實施例，襯底102可以具有厚度Tl，該厚度Tl可以是給定應(yīng)用可能需要的任何厚度。在各個實施例中，襯底102可以是正方形或者大體上正方形形狀。襯底102可以是矩形或者大體上矩形形狀。根據(jù)各個實施例，襯底102可以是圓形或者大體上圓形形狀。襯底102可以是橢圓形或者大體上橢圓狀形狀。根據(jù)各個實施例，襯底102可以是三角形或者大體上三角形形狀。襯底102可以是十字形或者大體上十字形形狀。根據(jù)各個實施例，襯底102可以形成為給定應(yīng)用可能需要的任何形狀。
[0017]在各個實施例中，第一導(dǎo)電層104可以由導(dǎo)電材料構(gòu)成，例如，金屬的材料、金屬化材料、金屬箔、元素金屬以及/或者金屬合金。例如，第一導(dǎo)電層104可以包括銅、鎳、錫、鉛、銀、金、鋁、鈦、鎵、銦、硼以及這些金屬的各種合金，例如銅鎳合金、鎳-鋁合金、鋁-銅-硅合金等，或者基本上由其構(gòu)成。在一些實施例中，第一導(dǎo)電層104可以是多層襯底，例如，多層聚合物、多層玻璃陶瓷、多層玻璃