[發明專利]一種半導體變容器及其制造方法

有效

• 申請號: 201810980459.0
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN109326655B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 劉歡;方孺牛;繆旻;金玉豐
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01L29/94
• 分類號: H01L29/94;H01L27/10;H01L21/82;H01L21/329
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 余長江

1.一種半導體變容器，包括：

一半導體襯底，具有相對的第一表面和第二表面，該襯底上含有第一高摻雜區和第二高摻雜區；

一深孔，開設于該襯底上的非第一高摻雜區和第二高摻雜區處，為盲孔或通孔，其一孔口位于該襯底的第一表面上，若為通孔，則其另一孔口位于所述襯底的第二表面上；該深孔內填充有第一導電材料；

一絕緣層，介于該深孔的內壁與該第一導電材料之間；

一介質層，位于該襯底的第一表面上，水平方向上介于該第一高摻雜區與該絕緣層之間并鄰接，在該介質層上設有作為控制電極的第二導電材料；

一介電層，位于該襯底的第一表面所在側的上方并覆蓋整個該襯底；

若干接觸通路孔，貫穿于該介電層，填充有第三導電材料，用于連接外部器件。

2.如權利要求1所述的半導體變容器，其特征在于，所述襯底具有第一導電類型的摻雜；所述第一高摻雜區具有與所述襯底相反導電類型的高濃度摻雜，所述第二高摻雜區具有與所述襯底相同導電類型的高濃度摻雜。

3.如權利要求1所述的半導體變容器，其特征在于，所述接觸通路孔至少為4個，分別連接所述第一高摻雜區、第二高摻雜區、第一導電材料、第二導電材料。

4.如權利要求1所述的半導體變容器，其特征在于，所述襯底為裸片，或者其第一表面和/或第二表面上具有半導體器件、電學互連層、微傳感器結構、焊盤、鈍化層中的一種或幾種。

5.如權利要求1所述的半導體變容器，其特征在于，所述襯底的第一表面和/或第二表面上具有重新布線層和金屬凸點，所述金屬凸點位于重新布線層上與重新布線層相連，二者提供三維芯片堆疊所需的電連接。

6.如權利要求1所述的半導體變容器，其特征在于，所述第一導電材料和絕緣層之間具有一粘附層和一阻擋層，該粘附層和阻擋層的材料包括鈦、鎢、鉭、氮化鈦中的一種或幾種。

7.如權利要求1所述的半導體變容器，其特征在于，所述襯底的材料包括硅、鍺、硅鍺合金、硅碳合金、硅鍺碳合金、砷化鎵、砷化銦、磷化銦、III-V族半導體材料、II-IV族半導體材料、有機半導體材料中的一種或幾種；所述介質層的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、高分子化合物介質材料中的一種或幾種；所述絕緣層的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、聚酰亞胺、聚對二甲苯、聚苯并環丁烯中的一種或幾種；所述第一導電材料、第二導電材料、第三導電材料包括銅、金、銀、鉑、鎳、鎢、鋁、多晶硅、碳納米管中的一種或幾種。

8.一種權利要求1所述的半導體變容器的制造方法，包括以下步驟：

在半導體襯底的第一表面內形成與該襯底的導電類型相反的第一高摻雜區和相同的第二高摻雜區；

在該襯底的第一表面制作深孔，該深孔為盲孔；

在該深孔的側壁和底部制作絕緣層，再向該深孔內填充第一導電材料，其后去除該襯底的第一表面上多余的第一導電材料和絕緣層；

在該襯底的第一表面的介于該絕緣層與該第一高摻雜區之間制作介質層和位于該介質層上的第二導電材料；

在該襯底的第一表面所在側制作覆蓋整個該襯底的介電層，并形成若干接觸通路孔，該接觸通路孔內填充有第三導電材料；

若該深孔為通孔，則減薄該襯底的第二表面，露出該深孔的底部的第一導電材料。

9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，制作所述深孔的方法為腐蝕、刻蝕、激光燒蝕、噴砂中的一種或幾種；制作所述絕緣層的方法為熱氧化、氣相沉積、旋涂、噴膠中的一種或幾種；填充所述第一導電材料的方法為蒸發、濺射、電鍍、化學鍍和化學氣相沉積中一種或幾種，填充形式為完全實心填充、保形中空填充或不規則填充。

10.如權利要求8所述的方法，其特征在于，減薄所述襯底的第二表面前，將所述襯底鍵合到一輔助晶圓上。