[實用新型]半導體器件

有效

• 申請號: 201821629141.X
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN208819868U
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 戈登·M·格里芙尼亞;S·ST·日爾曼
• 申請（專利權）人: 半導體元件工業有限責任公司
• 主分類號: H01L23/482
• 分類號: H01L23/482;H01L23/495
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 王琳;姚開麗

本實用新型涉及一種半導體器件。所述半導體器件包括半導體管芯，所述半導體管芯包括第一半導體材料、形成于所述第一半導體材料上的第二半導體材料以及在所述第二半導體材料上的管芯附接區域；導電層，所述導電層在所述第二半導體材料的表面上，從管芯附接區域內延伸到管芯附接區域外；在所述導電層之上的絕緣層，位于所述管芯附接區域內的絕緣層具有第一開口，位于所述管芯附接區域外的絕緣層具有第二開口；以及互連結構，所述互聯結構包括管芯附接區域，其中所述半導體管芯設置在所述互連結構的所述管芯附接區域的上方；其中所述半導體管芯通過所述絕緣層中的所述第一開口電連接到所述導電層。

本申請是申請號為201820214447.2、申請日為2018年2月7日、發明創造名稱為“半導體器件”的實用新型專利申請的分案申請。

技術領域

本實用新型整體涉及半導體器件，并且更具體地講，涉及半導體器件以及用于在集成和制造加工期間為超薄半導體管芯諸如基于氮化鎵或氮化鋁鎵的管芯提供支撐的方法。

背景技術

半導體晶圓或襯底可用多種基極襯底材料制成，諸如硅(Si)、鍺、氮化鋁(AlN)、砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)、氮化鋁鎵/氮化鎵(AlGaN/GaN)、磷化銦、碳化硅(SiC)或其他用于提供結構支撐的基體半導體材料。具體地講，GaN是具有硬度(12±2GPa)、機械穩定的寬帶隙(3.4eV)及高熱容量和熱導率的特性的二元III/V直接帶隙半導體材料。GaN和AlGaN/GaN可用Si摻雜，或用氧摻雜成n型并用鎂(Mg)摻雜成p型。該寬帶隙允許GaN器件的性能一直保持到比Si器件(150℃)更高的溫度(400℃)，且半導體固有的電荷載子的熱生成效應降低。GaN和AlGaN/GaN的高擊穿電壓、高電子遷移率和飽和速度適用于高電壓、高功率、高頻率、高溫和輻射應用。GaN和AlGaN/GaN還廣泛用于光電子器件及其他需要低電阻和低能耗的應用。

GaN或AlGaN/GaN半導體晶圓或襯底(統稱為GaN襯底)通常通過原子層沉積來生長，從而在厚Si晶圓上積聚成GaN晶格結構。在制造工藝期間必須特別小心，避免GaN半導體襯底發生開裂、破裂或其他結構損壞。為了降低GaN晶格結構的應力和成本，通常將其制成超薄型，大約為10-50微米(μm)。

支撐Si往往會降低GaN器件的擊穿電壓，這與上述所需的特性背道而馳。為了進行補償，GaN襯底通常被制得較厚，這增加了成本和應力因數。然而，GaN襯底的較高擊穿將消除對較厚GaN襯底的需求，從而降低成本和應力因數。為了達成擊穿電壓目標，必須在實現最終GaN器件之前移除Si晶圓和Si層。由于移除硅晶圓存在難度和費用，在大多數情況下會保留硅晶圓并且器件性能受到影響。在移除Si支撐件的情況下，在GaN襯底的切割之前在晶圓級執行該步驟。然而，在硅襯底移除之后，超薄GaN管芯在后續器件集成和封裝工藝期間易發生開裂、破裂或其他結構損壞。

在另一微轉印工藝中，GaN襯底同樣通過原子層沉積來生長，從而在較厚的第一Si晶圓上積聚成GaN晶格結構。壓印晶圓包括壓印晶圓的底表面上的多個凸起，從而與GaN襯底上的GaN管芯一對一地匹配。通過蝕刻工藝對GaN管芯進行底切以切割GaN襯底，然后通過接觸壓印晶圓的凸起而提離該GaN管芯，從而與第一Si晶圓分開。GaN管芯不再具有第一Si晶圓的支撐件。將單獨的GaN管芯(此時由壓印晶圓支撐)轉移到第二Si晶圓并且將有源表面以向上取向的方式放置在第二Si晶圓上。從第二Si晶圓向上并在GaN管芯的有源表面上方形成互連結構并進行布線。同樣，在GaN襯底的切割之前或同時，在晶圓級移除第一Si支撐件。壓印晶圓的凸起提供有限的穩定性和支撐，并且可能不能適當地拾取所有GaN管芯。另外，從第二Si晶圓向上并在GaN管芯的有源表面上方形成互連結構可引起開裂、破裂或其他結構損壞。

實用新型內容

本實用新型所解決的一個技術問題是為超薄半導體管芯提供支撐。