[發(fā)明專利]一種集成功率器件與控制器件的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410430704.2
• 申請日: 2014-08-28
• 公開（公告）號: CN104241201B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梅紹寧;肖勝安;鞠韶復(fù);朱繼鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢新芯集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L21/77
• 分類號: H01L21/77;H01L21/60
• 代理公司: 上海申新律師事務(wù)所31272
• 代理人: 吳俊

1.一種集成功率器件與控制器件的方法，其特征在于，包括如下步驟：

提供制備有功率器件的功率芯片和制備有控制電路的控制芯片，且所述功率芯片上設(shè)置有漏區(qū)；

采用正面鍵合工藝將所述功率芯片垂直鍵合至所述控制芯片上形成一鍵合芯片后，對所述功率芯片的背面進(jìn)行減薄工藝；

在所述功率芯片的背面形成與所述漏區(qū)重疊的金屬結(jié)構(gòu)；

繼續(xù)于所述功率芯片暴露的背面上刻蝕所述鍵合芯片形成若干硅通孔，并于所述若干硅通孔中填充金屬，以形成將所述功率器件與所述控制電路電連接的互連線，以及將所述功率器件、所述控制電路分別與所述鍵合芯片外部結(jié)構(gòu)電連接的金屬引線；

所述功率器件包括源區(qū)電極和柵極電極，所述控制電路包括第一控制電極和第二控制電極；

所述方法還包括：

刻蝕所述鍵合芯片形成第一硅通孔、第二硅通孔和第三硅通孔，且所述第一硅通孔將所述柵極電極的部分表面和第一控制電極的部分表面均予以暴露，所述第二硅通孔將所述源區(qū)電極的部分表面予以暴露，所述第三硅通孔將所述第二控制電極的部分表面予以暴露；

于所述第一硅通孔、第二硅通孔以及第三硅通孔中均填充金屬后形成所述互連線和所述金屬引線，所述金屬引線包括第一金屬引線和第二金屬引線；

其中，通過所述互連線將所述柵極電極和所述第一控制電極電連接，通過所述第一金屬引線將所述源區(qū)電極與所述鍵合芯片外部結(jié)構(gòu)電連接，通過所述第二金屬引線將所述第二控制電極與所述鍵合芯片外部結(jié)構(gòu)電連接。

2.如權(quán)利要求1所述的集成功率器件與控制器件的方法，其特征在于，制備所述金屬結(jié)構(gòu)的步驟包括：

于所述功率芯片的背面沉積一金屬層；

對所述金屬層進(jìn)行刻蝕工藝，形成所述金屬結(jié)構(gòu)。

3.如權(quán)利要求1所述的集成功率器件與控制器件的方法，其特征在于，所述方法還包括：

于所述互連線、第一金屬引線、第二金屬引線的上表面分別形成金屬電極。

4.如權(quán)利要求3所述的集成功率器件與控制器件的方法，其特征在于，所述方法還包括：

形成所述互連線、第一金屬引線、第二金屬引線后；

繼續(xù)沉積電極金屬膜以將所述功率器件的背面予以覆蓋；

部分刻蝕位于所述互連線和所述金屬引線上方的所述電極金屬膜，以在所述互連線上方形成第一金屬電極、在所述第一金屬引線上方形成第二金屬電極、在所述第二金屬引線上方形成第三金屬電極。

5.如權(quán)利要求1所述的集成功率器件與控制器件的方法，其特征在于，所述方法還包括：

于所述控制芯片的正面形成第一介質(zhì)膜后，采用正面鍵合工藝將所述功率芯片垂直鍵合至所述控制芯片上形成所述鍵合芯片。

6.如權(quán)利要求1所述的集成功率器件與控制器件的方法，其特征在于，所述功率器件為垂直型功率MOSFET器件。

7.如權(quán)利要求6所述的集成功率器件與控制器件的方法，其特征在于，所述功率芯片包括：

襯底；

位于所述襯底上表面的外延層；

位于所述外延層上表面的P阱襯底；

設(shè)置于所述P阱襯底內(nèi)且延伸至所述外延層中的柵極溝槽；

位于所述柵極溝槽中的柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括溝槽柵氧化膜和覆蓋所述溝槽柵氧化膜底部及其側(cè)壁的溝槽多晶硅柵；

設(shè)置于所述柵極結(jié)構(gòu)上方且與所述溝槽多晶硅柵電連接的所述柵極電極；以及

設(shè)置于所述柵極結(jié)構(gòu)上方且通過介質(zhì)層與所述柵極結(jié)構(gòu)隔離的所述源區(qū)電極。

8.如權(quán)利要求7所述的集成功率器件與控制器件的方法，其特征在于，所述方法還包括：

形成所述金屬結(jié)構(gòu)后，于所述功率芯片的背面沉積一層第二介質(zhì)膜，對所述第二介質(zhì)膜進(jìn)行圖形化工藝，以將所述功率芯片的部分背面予以暴露；

以所述第二介質(zhì)膜為掩膜刻蝕所述功率芯片，以形成所述若干硅通孔。

9.如權(quán)利要求8所述的集成功率器件與控制器件的方法，其特征在于，所述方法還包括：

以所述第二介質(zhì)膜為掩膜刻蝕所述功率芯片至所述介質(zhì)層表面停止形成若干溝槽；

于所述若干溝槽的側(cè)壁表面均形成隔離介質(zhì)層；

繼續(xù)刻蝕所述若干溝槽形成所述若干硅通孔。

10.如權(quán)利要求1所述的集成功率器件與控制器件的方法，其特征在于，所述方法應(yīng)用于將若干功率芯片和一個(gè)控制芯片實(shí)現(xiàn)互連或?qū)⒁粋€(gè)功率芯片和若干控制芯片實(shí)現(xiàn)互連。