金属化穿透孔结构及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种金属化穿透孔结构及其制造方法，金属化穿透结构的制造方法包括：以可蚀刻磊晶结构而无法蚀刻化合物半导体基板的蚀刻介质自磊晶结构的上表面蚀刻基板之上的磊晶结构以形成磊晶凹槽，使蚀刻自动终止于基板；在磊晶结构之上以及磊晶凹槽的内表面形成正面金属层；以可蚀刻基板而无法蚀刻磊晶结构及正面金属层的蚀刻介质自基板的下表面蚀刻基板以形成基板凹槽，其中基板凹槽的底部与该磊晶凹槽的底部至少部分相接触，使蚀刻自动终止于磊晶结构及正面金属层或自动终止于正面金属层；以及在基板之下以及基板凹槽的内表面形成背面金属层，使该背面金属层与正面金属层相接触；从而大幅缩小正面金属层的面积，在应用时可大幅缩小元件的大小。

Metallized through hole structure and manufacturing method thereof

The invention provides a metal penetration hole structure and manufacturing method thereof, including metal structure manufacturing method: to penetrate the etched epitaxial structure and epitaxial structure to etch etching medium compound semiconductor substrate on the upper surface of the etching substrate epitaxial structure to form epitaxial grooves, the etching is automatically terminated on the substrate on the basis of epitaxial structure; and the inner surface of the epitaxial groove are formed on front metal layer; etching substrate and etching the substrate surface etching medium epitaxial structure and front metal layer can't self etching substrate to form a base groove, wherein the groove bottom of the substrate and the epitaxial contact at least part of the bottom of the groove so, the automatic termination of etching to achieve more positive and the metal layer or automatically terminate in the front metal layer; and the substrate and the inner surface of the substrate groove are formed on the back The back layer of the metal layer is contacted with the front metal layer, thereby greatly reducing the area of the positive metal layer, and the size of the component can be greatly reduced when the utility model is used.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关一种金属化穿透孔结构及其制造方法。
技术介绍
图1A～图1E为现有技术制作金属化穿透孔结构的剖面示意图。其中图1A，在一基板1上形成一蚀刻终止层2，再在蚀刻终止层2上形成一磊晶结构3，接着再在磊晶结构3上形成一正面金属层4。此时基板1的下表面7面向下。请参照图1B，将图1A的结构翻转180度，使得原本面向下的基板1的下表面7变成面向上。将基板1蚀刻出一下凹槽5，使得蚀刻终止于蚀刻终止层2。此时，下凹槽5的底部为蚀刻终止层2。请参照图1C，蚀刻下凹槽5的底部的蚀刻终止层2，使得下凹槽5的底部为磊晶结构3。请参照图1D，蚀刻下凹槽5的底部的磊晶结构3，使得蚀刻终止于正面金属层4。此时下凹槽5的底部为正面金属层4。请参照图1E，在基板1的下表面7以及下凹槽5的内表面形成一背面金属层6，使得背面金属层6在下凹槽5的底部与正面金属层4相接触而电性连接。在应用上，此一金属化穿透孔结构常被应用于制作晶体管的源极电极上。图1F为现有技术运用金属化穿透孔结构的晶体管的上视图。其中图1F中a-a’剖面线方向与图1E(或将图1E的结构翻转180度)的剖面方向相同。其中栅极电极8为一T字型的结构，源极电极4及漏极电极9则分别呈长条状位于栅极电极8的两侧。其中，源极电极4即为图1A～图1E中的正面金属层4。源极电极4的底部与背面金属层6(未示出)相接触而电性连接。图1F中示出下凹槽5与源极电极4的相对位置及其大小关系。其中，由于在同一晶圆上同时布局许多不同大小的晶体管时，部分晶体管的源极电极长度L1较长，而部分较短，造成具有较长源极电极长度L1，其下凹槽长度L2需搭配具有较短源极电极长度L1的下凹槽长度L2来缩短。甚至为避免影响到电性特性，须得将下凹槽5分成二或三个分别形成于源极电极4的下方。图1F的示例为源极电极长度L1较长的例子，其下
凹槽长度L2无法个别与晶体管的源极电极长度L1搭配设计以形成适当的大小，有时只能被迫被切割成两个或三个。然而，现有技术在制作金属化穿透孔结构时，有以下几项缺点：缺点一、在基板1与磊晶结构3之间，或是有些例子是在磊晶结构3当中，常需要特别去制作一层蚀刻终止层2，以控制蚀刻下凹槽5的处理。除了要多出制作该层蚀刻终止层2的步骤之外，也相对地多了蚀刻该层蚀刻终止层2的等步骤，因而增加了制成、材料等成本。缺点二、蚀刻下凹槽5是从基板1的下表面7开始蚀刻起，需先在基板1的下表面7做对准定位并划定一下凹槽蚀刻区，划定该下凹槽蚀刻区之后，即可开始进行蚀刻步骤。首先该蚀刻需先穿透很厚的基板1，再穿透蚀刻终止层2以及磊晶结构3。为避免蚀刻出来的下凹槽5与正面金属层4产生错位而蚀刻穿破磊晶结构3产生破洞，除了下凹槽长度L2必须比源极电极长度L1来的短之外，下凹槽宽度W2也必须比源极电极宽度W1来的短。除此之外，由于对准定位由基板1的下表面7来做对准定位，要对准形成于磊晶结构3之上的源极电极4，其对准的精准度并无法如直接由磊晶结构3之上来做对准定位般精确。也就是说，下凹槽宽度W2得再更加缩小，也或是当无法再缩小下凹槽宽度W2时，得相对地放大源极电极宽度W1，使得X1及X2保留有适当的距离，以避免对准精准度不准而蚀刻出来的下凹槽5与正面金属层4产生错位而蚀刻穿破磊晶结构3产生破洞。如此一来，当由基板1的下表面7来做对准定位较不精准时，需通过将下凹槽宽度W2缩小或将源极电极宽度W1放大(也即放大X1及X2)，或同时需将下凹槽宽度W2缩小及将源极电极宽度W1放大(也即放大X1及X2)，方可避免对准精准度不准而蚀刻出来的下凹槽5与正面金属层4产生错位而蚀刻穿破磊晶结构3产生破洞。而由于基板1通常很厚，下凹槽5为一深宽比很高的凹槽，若缩小下凹槽宽度W2将更加提高深宽比，如此一来更提高了在蚀刻下凹槽5的处理中如何有效地清洁下凹槽5的困难度。若无法有效地清洁下凹槽5，将对之后形成背面金属层6的品质造成严重的影响。另一方面，若将源极电极宽度W1放大，则无法有效限缩晶体管的大小，在同一片晶圆上所能布局的晶体管的数量将因而大幅地减少。缺点三、下凹槽5的深宽比设计无法有效降低，除了造成增加清洁下凹槽5的困难度之外，相对地，蚀刻下凹槽5的效率也无法有效地提高。缺点四、在同一晶圆上同时布局许多不同大小的晶体管时，部分晶体管的源极电极长度L1较长，而部分较短，造成具有较长源极电极长度L1，其下凹槽长度L2需搭配具有较短源极电极长度L1的下凹槽长度L2来缩短。甚至为避免影响到电性特性，须得将下凹槽5分成二或三个分别形成于源极电极4的下方(如图1F中的示例，为将下凹槽5分成两个的实施例)。其缺点是，下凹槽长度L2无法个别与晶体管的源极电极长度L1搭配设计以形成适当的大小，有时只能被迫被切割成两个或三个。有鉴于此，专利技术人开发出全新设计，能够避免上述的缺点，可大幅地缩小元件的大小，又具有减少处理步骤及材料的优点，以兼顾使用弹性与经济性等考虑，因此遂有本专利技术的产生。
技术实现思路
本专利技术所欲解决的技术问题有四：一、减少形成蚀刻终止层及蚀刻蚀刻终止层的步骤，以减少处理时间、材料等的成本；二、增加下凹槽宽度W2，而同时却又能缩短源极电极宽度W1，以缩小元件(例如晶体管)的大小，并有助于有效清洁下凹槽；三、增加蚀刻下凹槽的效率；四、使下凹槽的长度及宽度不再受限于源极电极的长度及宽度。为解决前述问题，以达到所预期的功效，本专利技术提供一种金属化穿透孔结构的制造方法，包括以下步骤：形成一磊晶结构在一化合物半导体基板之上；在该磊晶结构的上表面划定一磊晶凹槽蚀刻区；以至少一磊晶蚀刻介质自该磊晶结构的上表面蚀刻该磊晶凹槽蚀刻区内的该磊晶结构以形成一磊晶凹槽，其中该至少一磊晶蚀刻介质可蚀刻该磊晶结构而无法蚀刻该化合物半导体基板，藉此使得对于该磊晶凹槽蚀刻区内的该磊晶结构的蚀刻自动终止于该化合物半导体基板，此时该磊晶凹槽的底部为该化合物半导体基板；在该磊晶结构之上以及该磊晶凹槽的内表面形成一正面金属层，其中该正面金属层覆盖住该磊晶凹槽的内表面的该磊晶结构及该化合物半导体基板，且该正面金属层覆盖住该磊晶凹槽口周围的该磊晶结构；在该化合物半导体基板的下表面划定一基板凹槽蚀刻区；以至少一基板蚀刻介质自该化合物半导体基板的下表面蚀刻该基板凹槽蚀刻区内的该化合物半导体基板以形成一基板凹槽，其中该基板凹槽的底部与该磊晶凹槽的底部至少部分相接触，其中该
至少一基板蚀刻介质可蚀刻该化合物半导体基板而无法蚀刻该磊晶结构且无法蚀刻该正面金属层，藉此使得对于该基板凹槽蚀刻区内的该化合物半导体基板的蚀刻自动终止于该磊晶结构及该正面金属层或自动终止于该正面金属层，此时该基板凹槽的底部为该磊晶结构及该正面金属层，或该基板凹槽的底部为该正面金属层；以及在该化合物半导体基板之下以及该基板凹槽的内表面形成一背面金属层，其中该背面金属层覆盖住该基板凹槽的内表面的该化合物半导体基板、该磊晶结构及该正面金属层，或覆盖住该基板凹槽的内表面的该化合物半导体基板及该正面金属层，使得该背面金属层与该正面金属层相接触而电性连接。本专利技术至少具有以下四点优点：优点一、通过选择适当的该化合物半导体基板及该磊晶结构的材料，搭配上选择适当的该至少一基板蚀刻介质及该至少一磊晶蚀刻介质，使得蚀刻该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属化穿透孔结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：形成一磊晶结构在一化合物半导体基板之上；在所述磊晶结构的上表面划定一磊晶凹槽蚀刻区；以至少一磊晶蚀刻介质自所述磊晶结构的上表面蚀刻所述磊晶凹槽蚀刻区内的所述磊晶结构以形成一磊晶凹槽，其中所述至少一磊晶蚀刻介质可蚀刻所述磊晶结构而无法蚀刻所述化合物半导体基板，藉此使得对于所述磊晶凹槽蚀刻区内的所述磊晶结构的蚀刻自动终止于所述化合物半导体基板，此时所述磊晶凹槽的底部为所述化合物半导体基板；在所述磊晶结构之上以及所述磊晶凹槽的内表面形成一正面金属层，其中所述正面金属层覆盖住所述磊晶凹槽的内表面的所述磊晶结构及所述化合物半导体基板，且所述正面金属层覆盖住所述磊晶凹槽口周围的所述磊晶结构；在所述化合物半导体基板的下表面划定一基板凹槽蚀刻区；以至少一基板蚀刻介质自所述化合物半导体基板的下表面蚀刻所述基板凹槽蚀刻区内的所述化合物半导体基板以形成一基板凹槽，其中所述基板凹槽的底部与所述磊晶凹槽的底部至少部分相接触，其中所述至少一基板蚀刻介质可蚀刻所述化合物半导体基板而无法蚀刻所述磊晶结构且无法蚀刻所述正面金属层，藉此使得对于所述基板凹槽蚀刻区内的所述化合物半导体基板的蚀刻自动终止于所述磊晶结构及所述正面金属层或自动终止于所述正面金属层，此时所述基板凹槽的底部为所述磊晶结构及所述正面金属层，或所述基板凹槽的底部为所述正面金属层；以及在所述化合物半导体基板之下以及所述基板凹槽的内表面形成一背面金属层，其中所述背面金属层覆盖住所述基板凹槽的内表面的所述化合物半导体基板、所述磊晶结构及所述正面金属层，或覆盖住所述基板凹槽的内表面的所述化合物半导体基板及所述正面金属层，使得所述背面金属层与所述正面金属层相接触而电性连接；通过自所述磊晶结构的上表面划定所述磊晶凹槽蚀刻区并蚀刻出所述磊晶凹槽，可由所述磊晶结构的上表面更精准地对准所述磊晶凹槽的位置，藉此大幅地缩小所述正面金属层的面积。...

【技术特征摘要】
1.一种金属化穿透孔结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：形成一磊晶结构在一化合物半导体基板之上；在所述磊晶结构的上表面划定一磊晶凹槽蚀刻区；以至少一磊晶蚀刻介质自所述磊晶结构的上表面蚀刻所述磊晶凹槽蚀刻区内的所述磊晶结构以形成一磊晶凹槽，其中所述至少一磊晶蚀刻介质可蚀刻所述磊晶结构而无法蚀刻所述化合物半导体基板，藉此使得对于所述磊晶凹槽蚀刻区内的所述磊晶结构的蚀刻自动终止于所述化合物半导体基板，此时所述磊晶凹槽的底部为所述化合物半导体基板；在所述磊晶结构之上以及所述磊晶凹槽的内表面形成一正面金属层，其中所述正面金属层覆盖住所述磊晶凹槽的内表面的所述磊晶结构及所述化合物半导体基板，且所述正面金属层覆盖住所述磊晶凹槽口周围的所述磊晶结构；在所述化合物半导体基板的下表面划定一基板凹槽蚀刻区；以至少一基板蚀刻介质自所述化合物半导体基板的下表面蚀刻所述基板凹槽蚀刻区内的所述化合物半导体基板以形成一基板凹槽，其中所述基板凹槽的底部与所述磊晶凹槽的底部至少部分相接触，其中所述至少一基板蚀刻介质可蚀刻所述化合物半导体基板而无法蚀刻所述磊晶结构且无法蚀刻所述正面金属层，藉此使得对于所述基板凹槽蚀刻区内的所述化合物半导体基板的蚀刻自动终止于所述磊晶结构及所述正面金属层或自动终止于所述正面金属层，此时所述基板凹槽的底部为所述磊晶结构及所述正面金属层，或所述基板凹槽的底部为所述正面金属层；以及在所述化合物半导体基板之下以及所述基板凹槽的内表面形成一背面金属层，其中所述背面金属层覆盖住所述基板凹槽的内表面的所述化合物半导体基板、所述磊晶结构及所述正面金属层，或覆盖住所述基板凹槽的内表面的所述化合物半导体基板及所述正面金属层，使得所述背面金属层与所述正面金属层相接触而电性连接；通过自所述磊晶结构的上表面划定所述磊晶凹槽蚀刻区并蚀刻出所述磊晶凹槽，可由所述磊晶结构的上表面更精准地对准所述磊晶凹槽的位置，藉此大幅地缩小所述正面金属层的面积。2.根据权利要求1所述的金属化穿透孔结构的制造方法，其特征在于，所述化合物半导体基板由碳化硅SiC所构成。3.根据权利要求2所述的金属化穿透孔结构的制造方法，其特征在于，所述至少一基板蚀刻介质包括一氟气F2，且以干蚀刻的方式蚀刻所述基板凹槽蚀刻区内的所述化合物半导体基板，以形成所述基板凹槽。4.根据权利要求1至3中任一项所述的金属化穿透孔结构的制造方法，其特征在于，所述磊晶结构包括至少一氮化镓层GaN，其中所述氮化镓层形成于所述化合物半导体基板之上。5.根据权利要求4所述的金属化穿透孔结构的制造方法，其特征在于，所述至少一磊晶蚀刻介质包括一氯气Cl2，且以干蚀刻的方式蚀刻所述磊晶凹槽蚀刻区内的所述磊晶结构，以形成所述磊晶凹槽。6.根据权利要求1所述的金属化穿透孔结构的制造方法，其特征在于，所述正面金属层为一源极电极。7.根据权利要求6所述的金属化穿透孔结构的制造方法，其特征在于，所述源极电极沿着一源极电极长轴呈一长条状，所述源极电极具有一源极电极长度以及一源极电极宽度，其中所述源极电极长度与所述源极电极长轴呈平行。8.根据权利要求7所述的金属化穿透孔结构的制造方法，其特征在于，所述源极电极宽度介于大于5μm且小于45μm之间。9.根据权利要求8所述的金属化穿透孔结构的制造方法，其特征在于，所述源极电极宽度介于大于5μm且小于30μm之间。10.根据权利要求7所述的金属化穿透孔结构的制造方法，其特征在于，所述磊晶凹槽沿着一磊晶凹槽长轴呈一长条状，所述磊晶凹槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：花长煌，卓宜德，陈家豪，
申请(专利权)人：稳懋半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71