半导体装置和制造半导体装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及制造包括支撑元件的半导体装置的方法和包括支撑元件的半导体装置。一种半导体装置(1)在半导体衬底部分(102)中包括功率晶体管(200)。半导体衬底部分(102)包括中心部分(135)和切口(140)，功率晶体管(200)的部件被布置在中心部分(135)中，中心部分(135)具有厚度d。半导体装置(1)还包括：支撑元件(352)，沿水平方向延伸并且设置在中心部分(135)的主表面(110、120)上方。支撑元件(352)在与半导体衬底部分(102)的主表面(110、120)相邻的一侧具有宽度t并且具有高度h，其中垂直于支撑元件的延伸方向测量t，其中0.1xh≤d≤4xh并且0.1xh≤t≤1.5xh。

Method of manufacturing semiconductor device including supporting element and semiconductor device including supporting element

The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device including a supporting element and a semiconductor device including a supporting element. A semiconductor device (1) includes a power transistor (200) in the semiconductor substrate portion (102). The semiconductor substrate portion (102) includes a central portion (135) and a notch (140), and the power transistor (200) is disposed in the central portion (135), and the central portion (135) has a thickness D. The semiconductor device (1) also includes a support element (352) extending along the horizontal direction and disposed above the main surface (110, 120) of the central portion (135). A support element (352) in a semiconductor substrate (102) and part of the main surface (110, 120) adjacent to the side with the width of T and high h, which extends the direction perpendicular to the supporting element measurement T, which x H 0.1 = D = 4 x h and 0.1 x H = T H x is less than or equal to 1.5.

【技术实现步骤摘要】
制造包括支撑元件的半导体装置的方法和包括支撑元件的半导体装置
技术介绍
功率装置(例如，MOS功率晶体管)试图实现由RonxA定义的小的接通电阻，其中A表示晶体管的面积。同时，期望当处于断开状态时的高击穿电压VDS。已提出用于在薄衬底到超薄衬底上制造这些功率晶体管的方案，其中根据采用所述装置所处的电压种类，所述薄衬底到超薄衬底具有小于100µm(例如，70µm或更小)的厚度并且甚至具有10–20µm的厚度。通常，当制造半导体装置时，通过处理半导体晶片来处理半导体装置的部件。在制造单个装置之后，晶片被隔离成单个芯片。当处理薄衬底或超薄衬底时，可能发生涉及单个芯片的稳定性的问题。因此，本专利技术的目的在于提供一种改进的制造半导体装置的方法。本专利技术的另一目的在于提供一种改进的半导体装置。以上目的由根据独立权利要求的要求保护的主题实现。在从属权利要求中定义另外的实施例。
技术实现思路
根据实施例，一种半导体装置在半导体衬底部分中包括功率晶体管，半导体衬底部分包括中心部分和切口。功率晶体管的部件被布置在中心部分中，中心部分具有厚度d。半导体装置还包括设置在中心部分的主表面上方的支撑元件。支撑元件在与半导体衬底部分的主表面相邻的一侧具有最小横向延伸部分t并且具有高度h，其中0.1xh≤d≤4xh并且0.1xh≤t≤1.5xh。根据另一实施例，一种制造在半导体衬底部分中包括功率晶体管的半导体装置的方法包括：在半导体衬底部分的中心部分中在半导体衬底的第一主表面中形成功率晶体管的部件。所述方法还包括：此后，将半导体衬底减薄至小于100µm的厚度；以及此后，在半导体衬底的第二主表面对半导体衬底进行图案化以在半导体衬底部分的中心部分中在第二主表面上方形成沿水平方向延伸的支撑元件。根据另一实施例，一种制造在半导体衬底部分中包括功率晶体管的半导体装置的方法包括：在半导体衬底部分的中心部分中在半导体衬底的第一主表面中形成功率晶体管的部件。所述方法还包括：将半导体衬底减薄至小于100µm的厚度d；在半导体衬底的表面上方形成支撑层，支撑层具有厚度h，其中0.1xh≤d≤4xh；对支撑层进行图案化以在半导体部分的中心部分中在半导体衬底的表面上方形成支撑元件；以及此后，在支撑层上方形成金属化层。本领域技术人员将会在阅读下面的详细描述时并且在观看附图时意识到另外的特征和优点。附图说明附图被包括以提供对本专利技术的实施例的进一步理解，并且附图被包括在本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图解本专利技术的实施例并且与描述一起用于解释原理。将会容易理解本专利技术的其它实施例和许多预期优点，因为它们通过参照下面的详细描述而变得更好理解。附图的元件未必相对于彼此按照比例绘制。相同标号指定对应的类似部分。图1A和1B示出根据实施例的半导体装置的垂直剖视图。图1C和1D示出根据另外的实施例的半导体装置的垂直剖视图。图1E示出根据实施例的半导体装置的水平剖视图的示例。图2A至2C示出根据实施例的半导体装置的水平剖视图。图3A至3D图解根据实施例的制造半导体装置的方法的步骤。图3E和3F示出根据另一实施例的制造半导体装置的方法的变型。图4A总结根据实施例的方法。图4B总结根据另一实施例的方法。具体实施方式在下面的详细描述中，参照附图，附图形成该详细描述的一部分并且在附图中作为说明图解可实施本专利技术的特定实施例。在这个方面，参照正在描述的附图的方位使用方向术语，诸如“顶”、“底”、“前”、“后”、“首”、“尾”等。由于本专利技术的实施例的部件能够位于许多不同方位，所以方向术语被用于说明的目的而绝不是限制性的。应该理解，在不脱离由权利要求定义的范围的情况下，可使用其它实施例并且可实现结构或逻辑的改变。对实施例的描述不是限制性的。特别地，以下描述的实施例的元件可与不同实施例的元件组合。如本文中所使用，术语“具有”、“含有”、“包含”、“包括”等是开放式术语，所述开放式术语指示陈述的元件或特征的存在，但不排除另外的元件或特征。冠词“一”、“一个”和“该”旨在包括复数以及单数，除非上下文清楚地另外指示。在下面的描述中使用的术语“晶片”、“衬底”或“半导体衬底”可包括任何具有半导体表面的基于半导体的结构。晶片和结构应该被理解为包括硅、绝缘体上硅(SOI)、蓝宝石上硅(SOS)、掺杂和未掺杂半导体、由基底半导体基础支撑的硅的外延层和其它半导体结构。半导体不需要基于硅。半导体也能够是硅锗、锗或砷化镓。根据其它实施例，碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)可形成半导体衬底材料。如本说明书中所使用的术语“横向”和“水平”旨在描述平行于半导体衬底或半导体主体的第一表面的方位。这能够是例如晶片或管芯的表面。如本说明书中所使用的术语“垂直”旨在描述布置为垂直于半导体衬底或半导体主体的第一表面的方位。如本说明书中所采用，术语“耦合”和/或“以电气方式耦合”并不意图表示元件必须直接耦合在一起——中间元件可被提供在“耦合”或“以电气方式耦合”的元件之间。术语“以电气方式连接”旨在描述以电气方式连接在一起的元件之间的低欧姆电气连接。图1A示出根据实施例的半导体装置的垂直剖视图。图1A中示出的半导体装置1包括形成在具有厚度d的半导体衬底部分(半导体芯片)102中的功率晶体管200。半导体衬底部分102包括中心部分135和切口140。通常，晶体管的部件可被形成在中心部分135中。当将晶片隔离成单个芯片102时，可在切口140中执行所述分离工艺，所述分离工艺可包括例如切片、锯切等。另外，测试结构可被设置在切口140中。半导体装置1包括支撑元件352，支撑元件352沿水平方向延伸并且被设置在中心部分135的表面上方。根据另外的实施例，半导体装置还可包括设置在切口140中的稳定元件351。支撑元件352在与半导体衬底的表面120相邻的一侧具有宽度t。宽度t表示支撑元件352的最小横向延伸部分。支撑元件具有高度h，其中下面的关系适用：0.1xh≤d≤4xh和0.1xh≤d≤1.5xh。稳定元件351可具有如以上关系所述的类似高度和类似宽度。例如，功率晶体管200的部件可被形成在半导体衬底部分102的第一主表面110。功率晶体管200可包括源极区域201，源极区域201可被布置为与第一主表面110相邻。晶体管还包括漏极区域205，漏极区域205可被布置为与第二主表面120相邻。晶体管还可包括栅电极210，栅电极210可借助于栅极介电层211而与相邻的半导体材料绝缘。例如，当合适的栅极电压被施加于栅电极210时，导电反型层可被形成在栅极介电层211和相邻半导体材料之间的界面处，并且电流流动可由栅极电压控制。功率晶体管还可包括漂移区204，漂移区204被布置在栅电极210和漏极区域205之间。图1A中示出的晶体管200还包括源极接触器212。支撑元件352可被设置为与半导体衬底部分102的第二主表面120相邻，第二主表面120可与第一主表面110相对。根据另外的实施例，支撑元件352可被设置为与第一主表面110相邻。例如，尤其在支撑元件352被设置在第二主表面120的情况下，支撑元件352可包括半导体衬底材料。例如，在这种情况下，可通过相应地对半导体衬底的第二主表面(背面)120进行图案化来形成支撑元件。根据实施例，支撑元件3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置(1)，在半导体衬底部分(102)中包括功率晶体管(200)，半导体衬底部分(102)包括中心部分(135)和切口(140)，功率晶体管(200)的部件被布置在中心部分(135)中，中心部分(135)具有厚度d，半导体装置(1)还包括设置在中心部分(135)的主表面(110、120)上方的支撑元件(352)，支撑元件(352)在与半导体衬底部分(102)的主表面(110、120)相邻的一侧具有最小横向延伸部分t并且具有高度h，其中0.1 x h ≤ d ≤ 4 x h并且0.1 x h ≤ t ≤ 1.5 x h。

【技术特征摘要】
2016.05.09 DE 102016108500.61.一种半导体装置(1)，在半导体衬底部分(102)中包括功率晶体管(200)，半导体衬底部分(102)包括中心部分(135)和切口(140)，功率晶体管(200)的部件被布置在中心部分(135)中，中心部分(135)具有厚度d，半导体装置(1)还包括设置在中心部分(135)的主表面(110、120)上方的支撑元件(352)，支撑元件(352)在与半导体衬底部分(102)的主表面(110、120)相邻的一侧具有最小横向延伸部分t并且具有高度h，其中0.1xh≤d≤4xh并且0.1xh≤t≤1.5xh。2.如权利要求1所述的半导体装置(1)，其中所述支撑元件(352)和相邻的另一支撑元件(352)之间的距离s满足下面的关系：t≤s≤100xt。3.如权利要求1所述的半导体装置(1)，还包括：稳定元件(351)，布置在切口(140)中并且设置在主表面(110、120)上方。4.如权利要求3所述的半导体装置(1)，其中所述支撑元件(352)和稳定元件(351)之间的距离k满足下面的关系：t≤k≤100xt。5.如前面权利要求中任一项所述的半导体装置(1)，还包括：金属化层(300)，支撑元件(352)嵌入在金属化层(300)中。6.如权利要求5所述的半导体装置(1)，其中所述金属化层(300)的一部分被设置在支撑元件(352)上方。7.如权利要求5或6所述的半导体装置(1)，其中所述金属化层(300)的厚度m满足下面的关系：0.05xd≤m≤10xd。8.如前面权利要求中任一项所述的半导体装置(1)，其中所述支撑元件(352)接触半导体衬底(100)的主表面(110、120)。9.如前面权利要求中任一项所述的半导体装置(1)，其中所述功率晶体管(200)的源极区域(201)被布置在半导体衬底部分(102)的第一主表面(110)，支撑元件(352)被设置在半导体衬底部分(102)的第二主表面(120)。10.如前面权利要求中任一项所述的半导体装置(1)，其中所述支撑元件(352)包括半导体衬底材料。11.如权利要求1至9中任一项所述的半导体装置(1)，其中所述支撑元件(352)包括碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：O黑尔蒙德，P伊尔西格勒，S施密特，HJ舒尔策，M赛德施密特，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE