半导体器件制造技术

半导体器件(10)包括半导体本体(11)和导电通孔(12)，该导电通孔(12)延伸通过半导体本体(11)的至少一部分，其中通孔(12)具有在第一横向方向上给出的横向尺寸，该第一横向方向垂直于由通孔的主延伸轴线给出的垂直方向，并且其中通孔(12)具有顶侧(13)和背离顶侧(13)的底侧(14)。半导体器件(10)还包括被布置在通孔(12)的底侧(14)处的平行于第一横向方向(x)的平面中的导电蚀刻停止层(15)，以及位于通孔(12)的底部侧(14)的平行于第一横向方向(x)的平面中的至少一个导电接触层(16)。蚀刻停止层(15)在第一横向方向(x)上的横向范围大于通孔(12)的横向尺寸，并且接触层(16)在第一横向方向(x)上的横向范围小于通孔(12)的横向尺寸。此外，蚀刻停止层(15)在垂直方向(z)上被布置在导电通孔(12)与接触层(16)之间。

semiconductor device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体器件本申请涉及一种半导体器件。为了电接触半导体器件的集成电路或半导体器件的另一部分，常用的方法是形成穿过器件的硅衬底的硅通孔。因此，在衬底中形成沟槽。沟槽至少部分地填充有导电接触材料，并且接触材料与衬底电隔离。被布置在衬底的电路侧的集成电路能够通过硅通孔电接触。硅通孔可以在衬底的背离衬底的电路侧的接触侧处通过焊料凸点电接触。以这种方式，器件或集成电路能够从衬底的接触侧电接触。硅通孔的接触材料与多个金属层电连接，所述金属层在垂直方向上与硅通孔重叠。通常，在硅通孔的沟槽下方布置多个金属层。不同的金属层通过垂直连接彼此电连接。金属层中的一个与硅通孔的接触材料直接接触。在金属层周围以及在金属层之间布置非导电材料。因此，在大多数情况下，金属层和周围的非导电材料的热膨胀系数是不同的。由于热膨胀系数的这种差异，在半导体器件的处理期间，有可能在硅通孔的接触材料中或周围或在金属层中的一个中出现裂纹。这些裂纹能够导致泄漏电流，或者污垢或湿气有可能能够进入半导体器件。因此，半导体器件的效率可能被降低。本专利技术的目的是提供一种效率提高的半导体器件。该目的由独立权利要求解决。另外的实施例是从属权利要求的主题。在半导体器件的一个实施例中，半导体器件包括半导体本体。半导体本体能够为衬底或晶片。这意味着半导体本体是三维体，并且它能够为长方体。半导体本体包括半导体材料，该半导体材料能够是例如硅。半导体器件还包括导电通孔，该导电通孔延伸通过半导体本体的至少一部分，并且通孔具有在第一横向方向上给出的横向尺寸，该第一横向方向垂直于由通孔的主延伸轴给出的垂直方向。通孔具有顶侧和背离顶侧的底侧。通孔能够在半导体本体中形成为沟槽，并且能够用导电接触材料覆盖或填充。沟槽可能被蚀刻入半导体器件中。接触材料能够是例如钨。接触材料能够通过非导电材料(例如二氧化硅)与半导体本体的材料电隔离。通孔能够具有圆柱形状。在这种情况下，通孔的横向尺寸由圆柱的直径给出。例如通孔直径能够达到40μm。垂直方向垂直于半导体本体的主延伸平面。优选地，通孔的横向尺寸在垂直方向上不改变。第一横向方向平行于半导体本体的主延伸平面。通孔的顶侧在半导体本体的接触侧的平面中。在半导体本体的接触侧形成沟槽，该沟槽形成通孔。沟槽的底部表面设置在通孔的底侧。这意味着，沟槽被蚀刻直至底部表面。在背离半导体本体的接触侧的半导体本体的电路侧上，能够布置集成电路。半导体器件还包括导电的蚀刻停止层，该导电的蚀刻停止层被设置在通孔的底侧的平行于第一横向方向的平面中。在通孔的底侧布置非导电材料。为了防止非导电材料在蚀刻通孔期间被蚀刻掉，蚀刻停止层在垂直方向上布置在通孔与非导电材料之间。蚀刻停止层能够包含金属，例如铝。半导体器件还包括在通孔底侧的平行于第一横向方向的平面中的至少一个导电接触层。蚀刻停止层在垂直方向上被布置在通孔与接触层之间。非导电材料在垂直方向上被布置在蚀刻停止层与接触层之间。接触层也能够包含铝。蚀刻停止层在第一横向方向上的横向范围大于通孔的横向尺寸，并且接触层在第一横向方向上的横向范围小于通孔的横向尺寸。在第一横向方向上测量蚀刻停止层和接触层在第一横向方向上的横向范围。如果蚀刻停止层和/或接触层的形状是圆形，则在第一横向方向上的横向范围由圆的直径给出。如果蚀刻停止层和/或接触层的形状是矩形，则在第一横向方向上的范围由在第一横向方向上的矩形的范围给出。接触层能够与半导体器件的其他部分电连接。例如，接触层能够与半导体器件的集成电路的电接触电连接。通过在不同的垂直位置布置多个接触层，可以电接触半导体器件的不同部分，而不需要通过形成其他电触点或通孔而消耗器件的更多面积。有利地，由于接触层在第一横向方向上的横向范围小于通孔的横向尺寸，避免了在通孔内或在通孔底侧形成裂纹。蚀刻停止层和至少一个接触层与非导电材料机械接触。如果在处理期间再次加热和冷却半导体器件，蚀刻停止层、接触层和通孔的接触材料的金属显示出与非导电材料相比不同的热膨胀。因此，在通孔周围可能出现裂纹。然而，如果接触层在第一横向方向上的横向范围小于通孔的横向尺寸，则金属与非导电材料机械接触的总面积减小。如果接触层在第一横向方向上的横向范围低于临界尺寸，则不会由于热膨胀系数的差异而形成裂纹。因此，能够更有效地操作半导体器件。模拟产生了接触层在第一横向方向上的横向范围的优选值。对于模拟，在靠近通孔底侧的通孔的侧壁中引入裂纹。计算由于引入裂纹产生的能量释放并且给出裂纹发生的概率。对于直径为40μm的通孔，接触层在第一横向方向上的横向范围能够为10至39μm。优选地，接触层在第一横向方向上的横向范围是30μm。在半导体器件的一个实施例中，至少一个接触层中的至少一个在垂直方向上的厚度大于蚀刻停止层的厚度。该至少一个接触层的厚度能够为例如3μm。通过引入厚度增加的接触层，形成具有更低电阻的接触层，该接触层能够用于高频应用中。在一个实施例中，半导体器件包括导电的顶部接触，其位于半导体器件的背离通孔的顶侧的顶部接触侧处，其中，顶部接触在垂直方向上的厚度分别大于蚀刻层停止层的厚度和接触层的厚度。这意味着，顶部接触能够包括导电层，该导电层延伸过半导体器件的横向范围的一部分。顶部接触在垂直方向上的厚度大于蚀刻停止层的厚度，并且顶部接触在垂直方向上的厚度大于接触层的厚度。有利地，蚀刻停止层和接触层比顶部接触更薄，以避免在通孔周围形成裂纹。在半导体器件的一个实施例中，至少一个接触层中的至少一个和蚀刻停止层在垂直方向上具有相同的厚度。如果所有接触层呈现的厚度在垂直方向上不显著大于蚀刻停止层的厚度，形成裂纹的可能性能够被降低。在半导体器件的一个实施例中，半导体器件包括至少两个接触层。在优选实施例中，半导体器件包括多个接触层。接触层能够被布置为接触层的堆叠，其中蚀刻停止层在垂直方向上被布置在通孔与接触层的堆叠之间。这意味着，接触层在垂直方向上被布置在彼此上方，并且优选地它们呈现相同的尺寸。在接触层之间布置非导电材料。如果半导体器件包括多个接触层，则能够电接触在垂直方向上更加远离蚀刻停止层的半导体器件的部分。在半导体器件的一个实施例中，通过至少一个导电连接来电连接蚀刻停止层和至少一个接触层。优选地，蚀刻停止层和接触层通过多个连接被连接。如果半导体器件包括多个接触层，则也能够通过这些连接来电连接各接触层。连接能够在垂直方向上被布置在蚀刻停止层与接触层之间，并且它们能够与垂直方向平行。连接能够包括金属。在半导体器件的一个实施例中，蚀刻停止层和至少一个接触层中的至少一者与半导体器件的集成电路电连接。半导体器件的集成电路能够包括电接触，该电接触能够与至少一个接触层中的一个或蚀刻停止层电连接。因此，电接触能够在在第一横向方向上被布置靠近至少一个接触层中的一个或蚀刻停止层。半导体器件的集成电路能够被布置在电路侧的半导体本体上。在半导体器件的一个实施例中，至少一个接触层中的至少一个是结构化的层，该结构化的层由非导电材料构成。这意味着，至少一个接触层中的至少一个能够被形成为栅格。接触层能够以这样的方式构造，即在一些区域中它包括金属，并且在其他区域中它包括非导电材料。以这种方式形成栅格。因此，由于金属总量减少，形成裂纹的可能性降低。优选地，在垂直方向上的厚度大于蚀刻停止层的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件(10)，包括：‑半导体本体(11)，‑导电通孔(12)，其延伸通过所述半导体本体(11)的至少一部分，其中，所述通孔(12)具有在第一横向方向(x)上给出的横向尺寸，所述第一横向方向(x)垂直于由所述通孔(12)的主延伸轴给出的垂直方向(z)，并且其中，所述通孔(12)具有顶侧(13)和背离所述顶侧(13)的底侧(14)，‑导电的蚀刻停止层(15)，其被布置在所述通孔(12)的底侧(14)处的与所述第一横向方向(x)平行的平面中，以及‑至少一个导电接触层(16)，其位于所述通孔(12)的底侧(14)处的与所述第一横向方向(x)平行的平面中，其中：‑所述蚀刻停止层(15)在所述第一横向方向(x)上的横向范围大于所述通孔(12)的横向尺寸，‑所述接触层(16)在所述第一横向方向(x)上的横向范围小于所述通孔(12)的横向尺寸，以及‑所述蚀刻停止层(15)在所述垂直方向(z)上被布置在所述导电通孔(12)与所述接触层(16)之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.15 EP 17156319.01.一种半导体器件(10)，包括：-半导体本体(11)，-导电通孔(12)，其延伸通过所述半导体本体(11)的至少一部分，其中，所述通孔(12)具有在第一横向方向(x)上给出的横向尺寸，所述第一横向方向(x)垂直于由所述通孔(12)的主延伸轴给出的垂直方向(z)，并且其中，所述通孔(12)具有顶侧(13)和背离所述顶侧(13)的底侧(14)，-导电的蚀刻停止层(15)，其被布置在所述通孔(12)的底侧(14)处的与所述第一横向方向(x)平行的平面中，以及-至少一个导电接触层(16)，其位于所述通孔(12)的底侧(14)处的与所述第一横向方向(x)平行的平面中，其中：-所述蚀刻停止层(15)在所述第一横向方向(x)上的横向范围大于所述通孔(12)的横向尺寸，-所述接触层(16)在所述第一横向方向(x)上的横向范围小于所述通孔(12)的横向尺寸，以及-所述蚀刻停止层(15)在所述垂直方向(z)上被布置在所述导电通孔(12)与所述接触层(16)之间。2.根据权利要求1所述的半导体器件(10)，其中，所述接触层(16)在所述第一横向方向(x)上的横向范围为10μm到39μm。3.根据前述权利要求中任一项所述的半导体器件(10)，其中，所述至少一个接触层(16)中的至少一个在垂直方向(z)上的厚度大于所述蚀刻停止层(15)的厚度。4.根据权利要求1或2所述的半导体器件(10)，其中，所述半导体器件(10)包括导电的顶部接触部(32)，其位于半导体器件(10)的背离所述通孔(12)的顶侧(13)的顶部接触侧(33)，其中，所述顶部接触部(32)在垂直方向(z)上的厚度分别大于所述蚀刻层停止层(15)的厚度和所述接触层(16)的厚度。5.根据权利要求1、2或4中任一项所述的半导体器件(10)，其中，所述蚀刻停止层(15)，以及所述至少一个接触层(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：约亨·克拉夫特，乔治·帕特德尔，安德森·辛格拉尼，拉斐尔·科佩塔，弗朗兹·施兰克，
申请(专利权)人：AMS有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT