專利名稱：具有高度結(jié)構(gòu)可靠性和低寄生電容的半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及高頻工作優(yōu)異的半導(dǎo)體器件，特別是涉及結(jié)構(gòu)可靠性高而寄生電容盡可能低的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
作為已有的高頻工作優(yōu)異的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)，公知的有JP-A177966/1987(已有技術(shù)1)公開的異質(zhì)結(jié)雙極晶體管。在已有技術(shù)1的器件結(jié)構(gòu)中，在半絕緣GaAs襯底上，從襯底一側(cè)依次層疊包括寬能帶隙N型半導(dǎo)體層的發(fā)射極層、包括P型半導(dǎo)體層的基極層、和包括N型半導(dǎo)體層的集電極層，其中，采用AuGe合金的集電極電極設(shè)置在最上層，采用AuZn合金的基極電極設(shè)置于通過(guò)蝕刻而暴露的基極層，在半絕緣GaAs襯底的背面拋光之后，采用蝕刻所形成的到達(dá)發(fā)射極層的通孔，通過(guò)背面的AuGe金屬的汽相淀積，設(shè)置發(fā)射極電極。
雖然已有技術(shù)1未披露器件隔離，但必須進(jìn)行晶體管區(qū)與其它區(qū)的隔離。例如，通過(guò)在背面拋光工序之前從表面腐蝕，使與發(fā)射極層的接觸區(qū)小于被隔離的晶體管區(qū)。
而且，利用來(lái)自背面的通孔形成晶體管電極的另一個(gè)例子公開于JP-A 5620/1994(已有技術(shù)2)。在已有技術(shù)2中，最低層是集電極接觸層，通過(guò)向隔離區(qū)注入氫離子進(jìn)行器件隔離，從而形成將導(dǎo)電層轉(zhuǎn)變成為絕緣層的離子注入層。在這種情形，靠近背面溝槽的半導(dǎo)體層的厚度是每個(gè)集電極層、發(fā)射極層和基極層的總厚度，最大是幾個(gè)μm左右。
但是，如上所述，在已有技術(shù)1的結(jié)構(gòu)中為器件隔離進(jìn)行臺(tái)面腐蝕時(shí)，在從晶體管區(qū)之內(nèi)的背面形成通孔、從而配置發(fā)射極電極的導(dǎo)電區(qū)的背面腐蝕工序中，如果通孔和臺(tái)面腐蝕區(qū)未能嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)，則合格率降低。而且，為了避免降低合格率而采用大的對(duì)準(zhǔn)裕度時(shí)，芯片面積增大，導(dǎo)致芯片成本提高。
已有技術(shù)2雖然不要求將電極接觸區(qū)設(shè)置在晶體管區(qū)之內(nèi)，但是背面上的溝槽做得較大，幾個(gè)微米的薄區(qū)面積增大，有可能降低機(jī)械強(qiáng)度。
而且，在已有技術(shù)1和已有技術(shù)2兩者中，在芯片鍵合上采用有機(jī)粘結(jié)劑例如環(huán)氧類膏進(jìn)行粘結(jié)，由于對(duì)粘結(jié)劑加熱和干燥而使通孔內(nèi)產(chǎn)生溶劑蒸汽，所以通孔內(nèi)的壓力增大，有時(shí)會(huì)損壞通孔上的半導(dǎo)體區(qū)。
并且，這將導(dǎo)致在靠近電極接觸區(qū)的部位留下最大約為幾μm以下的薄半導(dǎo)體層這樣的結(jié)構(gòu)，例如由通孔內(nèi)的壓力增加而施加在芯片鍵合上的應(yīng)力，被聚集在薄半導(dǎo)體區(qū)，引起結(jié)晶開裂、擴(kuò)展直至因芯片受損或者晶體管受損而使晶體管區(qū)出現(xiàn)故障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高性能的半導(dǎo)體器件，能夠根據(jù)背面制造工序使對(duì)準(zhǔn)裕度的精度適中，防止因通孔內(nèi)的壓力升高而導(dǎo)致的鍵合損壞，并且防止因開裂的出現(xiàn)和擴(kuò)展而導(dǎo)致的芯片損壞。
本發(fā)明提供一種具有半導(dǎo)體區(qū)的雙極半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體區(qū)從靠近襯底的一側(cè)依次層疊有發(fā)射極、基極和集電極，其中，在表面上配置絕緣保護(hù)膜和布線層，從襯底一側(cè)形成用于將電極接觸引出到發(fā)射極的通孔，其中層疊有發(fā)射極、基極和集電極各區(qū)的半導(dǎo)體區(qū)與襯底的半導(dǎo)體區(qū)被隔離。
上述隔離結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)為對(duì)層疊半導(dǎo)體區(qū)、即比晶體管區(qū)大的區(qū)形成有通孔的結(jié)構(gòu)，并且由此將晶體管區(qū)和襯底隔離成為半導(dǎo)體，由表面保護(hù)膜連接。
這樣可以使對(duì)準(zhǔn)裕度的精度適中，并且去除其中保留有半導(dǎo)體薄層的區(qū)，避免出現(xiàn)開裂。而且，通過(guò)設(shè)置使通孔到達(dá)用于連接襯底和晶體管區(qū)的表面保護(hù)絕緣膜的開口，可以釋放來(lái)自通孔中的粘結(jié)劑的溶劑蒸汽，避免通孔中壓力上升。
而且，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，利用來(lái)自背面的通孔獲得對(duì)最底層的半導(dǎo)體的電極接觸的半導(dǎo)體器件，能夠以大的對(duì)準(zhǔn)裕度容易地來(lái)制造，并且能夠避免芯片的開裂損壞。
本發(fā)明包括方法、設(shè)備的其它實(shí)施例，以及按上述配置的并且具有其它特征的系統(tǒng)及其可選替換物。


參考附圖并通過(guò)以下的詳細(xì)說(shuō)明，將易于了解本發(fā)明。為了便于說(shuō)明，同一參考標(biāo)號(hào)代表相同的結(jié)構(gòu)元件。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖2是展示圖1所示半導(dǎo)體器件的制造工序的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖3是展示緊接于圖2所示的制造工序的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖4是展示緊接于圖3所示的制造工序的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖5是展示緊接于圖4所示的制造工序的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖6是展示緊接于圖5所示的制造工序的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖7是展示緊接于圖6所示的制造工序的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖8是展示緊接于圖7所示的制造工序的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖9是展示緊接于圖8所示的制造工序的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖12是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖13是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖14是圖13所示半導(dǎo)體器件的平面圖。
圖15是設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的開口的半導(dǎo)體器件的平面圖。
圖16是沿圖15所示線B-B’剖切的部位的剖面圖。
圖17是沿圖15所示線C-C’剖切的部位的剖面圖。
圖18是在鍵合圖16所示剖面結(jié)構(gòu)的芯片時(shí)形成的環(huán)氧樹脂中的空間的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明公開了一種具有高度結(jié)構(gòu)可靠性和低寄生電容的半導(dǎo)體器件。為了透徹地理解本發(fā)明，給出了許多具體細(xì)節(jié)。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，應(yīng)該明白，即使沒(méi)有某個(gè)或全部這些細(xì)節(jié)也可以實(shí)施本發(fā)明。
(實(shí)施例1)圖1展示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的一個(gè)例子。圖1中由各參考標(biāo)號(hào)分別展示了，半絕緣GaAs襯底1，發(fā)射極層2，基極層3，集電極層4，集電極電極5，基極電極6，SiO2制成的表面保護(hù)絕緣膜7，基極布線金屬8，集電極布線金屬9，發(fā)射極電極10，形成在整個(gè)背面的發(fā)射極布線金屬11，和發(fā)射極損壞區(qū)22。圖1中，ATRS是由發(fā)射極層2占據(jù)的晶體管區(qū)。晶體管區(qū)ATRS還包括損壞區(qū)22。
在此實(shí)施例中，從背面開至襯底1的通孔開口大于晶體管區(qū)ATRS，發(fā)射極區(qū)2和襯底1被表面保護(hù)絕緣膜7、發(fā)射極電極10和發(fā)射極布線金屬11所隔離并且連接。
以下，將參考附圖2到圖9，對(duì)圖1所示結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件制造方法予以說(shuō)明。
工序(1)通過(guò)金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積，在半絕緣GaAs襯底1上依次結(jié)晶生長(zhǎng)發(fā)射極層2、基極層3和集電極層4。發(fā)射極層2由與GaAs晶格匹配的n型InGaP制成，膜厚度為300nm，其中摻雜劑是硅(Si)，摻雜以使電子濃度為5×1017cm-3?；鶚O層3由膜厚100nm的GaAs合金制成，其中摻雜劑是碳(C)，摻雜以使空穴濃度為4×1019cm-3。集電極層4由與GaAs合金晶格匹配的n型InGaP制成，膜厚度為600nm，其中摻雜劑是Si，摻雜以使電子濃度為1×1016cm-3。雖然是采用金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積來(lái)生長(zhǎng)結(jié)晶，但是也可以采用其它生長(zhǎng)方法，例如分子束外延，只要能夠生長(zhǎng)相同的結(jié)構(gòu)即可。
工序(2)
采用光刻腐蝕法對(duì)集電極層4進(jìn)行腐蝕，同時(shí)留下將作為晶體管集電極的區(qū)域，獲得圖2所示的結(jié)構(gòu)?？梢酝ㄟ^(guò)使用氯氣的干法腐蝕或者使用氯化氫水溶液的濕法腐蝕對(duì)集電極層4進(jìn)行蝕刻。由于采用氯化氫水溶液的腐蝕能夠選擇地僅腐蝕集電極層4，而不腐蝕基極層3，所以適合用于這個(gè)工序。而且，在室溫注入硼離子，條件是加速能量為50keV，入射角為0°，劑量為2×1012cm-2，使用光刻膠作為腐蝕掩模。這樣，除了集電極區(qū)正下方的區(qū)域之外，使發(fā)射極區(qū)形成損壞區(qū)22。在上述劑量中，被摻雜為高濃度的基極層3的電阻并不增大，僅有發(fā)射極層的電阻增大。因此，由于在除集電極層4正下方的區(qū)之外的區(qū)域中，不發(fā)生從發(fā)射極到基極的電子注入，而是僅在集電極層4正下方的區(qū)域中產(chǎn)生電子注入和與此相應(yīng)的晶體管作用，所以與不進(jìn)行離子注入的情形相比，能夠改善晶體管的電流放大系數(shù)。
工序(3)采用光刻腐蝕法對(duì)基極區(qū)和發(fā)射極區(qū)進(jìn)行腐蝕，使襯底1留下晶體管區(qū)ATRS，獲得圖3所示結(jié)構(gòu)。可以通過(guò)使用磷酸過(guò)氧化氫水的液體混合物的濕法腐蝕對(duì)基極層3進(jìn)行腐蝕，這是GaAs腐蝕所通常采用的，或者采用干法腐蝕。對(duì)發(fā)射極層2的InGaP合金的腐蝕，可以通過(guò)使用氯氣的干法腐蝕，或者通過(guò)使用氯化氫水溶液的濕法腐蝕，方式與對(duì)集電極層4的方式相同。
工序(4)通過(guò)重復(fù)光刻和去除(剝離)工序，淀積集電極電極5和基極電極6，獲得圖4所示結(jié)構(gòu)。集電極電極5包括厚度為200nm的AuGeNi合金薄膜，基極電極6包括Pt(厚20nm)/Ti(厚50nm)/Au(厚150nm)的疊層膜。
Pt/Ti/Au代表Pt薄膜、Ti薄膜和Au薄膜層疊的結(jié)構(gòu)，Pt薄膜位于最下位置，Au薄膜位于最上位置，這種表示也用于每種薄膜不同的其它情形。
工序(5)通過(guò)熱CVD工藝在表面上淀積厚500nm的SiO2薄膜，形成表面保護(hù)層7，獲得圖5所示結(jié)構(gòu)。
工序(6)通過(guò)光刻和腐蝕工藝，在表面保護(hù)膜7中開出各電極和各布線之間的接觸孔，并且淀積1μm的Au作為布線金屬12，獲得圖6所示結(jié)構(gòu)。
工序(7)通過(guò)光刻和離子銑制備布線金屬12，形成基極布線8和集電極布線9，獲得圖7所示結(jié)構(gòu)。
工序(8)完成了直至工序(7)的表面制備的襯底，以其該表面與另一襯底相貼，對(duì)背面進(jìn)行處理，以便暴露其背面。另一襯底必須由可使兩面對(duì)準(zhǔn)所用的紅外線透射的材料制成，這可以采用比GaAs襯底1約大1-2cm的表面拋光玻璃襯底。使用熔點(diǎn)約為80℃的石蠟來(lái)鍵合襯底，通過(guò)平均施加壓力，同時(shí)采用在熱板上加熱石蠟，實(shí)現(xiàn)平板鍵合。對(duì)如此鍵合的GaAs襯底1從背面進(jìn)行拋光，直至襯底厚度減少到約100μm。
而且，采用光刻和濕法腐蝕，在晶體管正下方的半絕緣GaAs襯底的背面形成通孔圖形。通過(guò)完全去除通孔圖形中的半絕緣襯底1，獲得圖8所示結(jié)構(gòu)。采用硫酸、過(guò)氧化氫和水的液體混合物的濕法腐蝕，或者采用SF6和SiCl4的干法腐蝕，可以用做通過(guò)腐蝕而去除的方法。通孔圖形內(nèi)的襯底1被完全去除之后，發(fā)射極層的下表面暴露在晶體管區(qū)ATRS之內(nèi)，同時(shí)表面保護(hù)絕緣膜7暴露在晶體管區(qū)ATRS的外側(cè)，其中，從背面來(lái)看，利用隔離區(qū)AISO將晶體管區(qū)ATRS和襯底1分離用于半導(dǎo)體。
工序(9)然后，對(duì)GaAs薄襯底1的整個(gè)背面形成包含AuGe(厚60nm)/Ni(厚10nm)/Au(厚200nm)的發(fā)射極背面合金電極10，并且在氮?dú)鈿夥罩小?50℃下進(jìn)行30分鐘的合金化，獲得圖9所示結(jié)構(gòu)。
工序(10)
而且，在背面上電鍍4μm的Au作為發(fā)射極布線金屬11，獲得圖1所示結(jié)構(gòu)。
在本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，由于上集電極類型的HBT(異質(zhì)結(jié)雙極晶體管)工作期間產(chǎn)生的熱量，不僅可以通過(guò)表面上的集電極布線金屬9釋放，而且還可以通過(guò)GaAs襯底1背面上的發(fā)射極布線11釋放，可以避免熱擊穿。
而且，由于保留靠近電極接觸區(qū)的半導(dǎo)體薄層的區(qū)域僅限于基極電極正下方的區(qū)域，所以不存在因芯片鍵合的應(yīng)力而使結(jié)晶中的開裂擴(kuò)大，并且延伸到晶體管區(qū)，從而導(dǎo)致芯片損壞或者晶體管損壞這樣的故障的擔(dān)心。于是，在功率晶體管中，集電極尺寸為2×20μm2的每個(gè)晶體管器件在1×1mm2的芯片尺寸集成120個(gè)，在3英寸襯底的芯片合格率從50％提高到80％。而且，在施加電流約100小時(shí)期間，根本看不到芯片工作期間的故障，本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件能夠提供進(jìn)行高可靠的功率放大的功能。
(實(shí)施例2)圖10是根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。與上述實(shí)施例1不同之處在于，在工序(1)的結(jié)晶生長(zhǎng)期間，在GaAs襯底1與發(fā)射極層2之間設(shè)置InGaP發(fā)射極接觸層30，該層被摻雜直至電子濃度達(dá)到5×1018cm-3，在集電極層4上設(shè)置GaAs集電極接觸層20，該層被摻雜直至電子濃度也達(dá)到5×1018cm-3。按照與實(shí)施例1相同的方式進(jìn)行制造晶體管的工序。
由于設(shè)置了高摻雜濃度的接觸層20和30，所以發(fā)射極電阻和集電極電阻被降低，亦即，對(duì)于集電極尺寸為2×20μm2的器件，集電極電阻從10Ω降低到2.5Ω，發(fā)射極電阻從20Ω降低到4Ω。于是，器件的截止頻率提高到20GHz-30GHz。
(實(shí)施例3)圖11展示了本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。其與上述實(shí)施例1不同之處在于，發(fā)射極層2、基極層3和集電極層4的設(shè)置順序相反，以使在工序(1)的結(jié)晶生長(zhǎng)期間，發(fā)射極位于上側(cè)。亦即，形成上發(fā)射極類型晶體管。按照與實(shí)施例1相同的方式進(jìn)行制造晶體管的工序。
由于采用上發(fā)射極類型，僅有發(fā)射極臺(tái)面區(qū)AE正下方的部位形成晶體管的有源區(qū)，所以無(wú)須通過(guò)離子注入來(lái)提高無(wú)源區(qū)的電阻，可以簡(jiǎn)化工序。而且，由于直接有助于熱耗散的集電極電極5和金屬層的集電極布線9，以大的面積與在晶體管中引起功耗的集電極接觸，熱阻降低，在每個(gè)尺寸為2×20μm2的晶體管器件被集成120個(gè)的功率晶體管的情形，上發(fā)射極器件的熱阻從9℃/W降低到6℃/W，可以實(shí)現(xiàn)大功率工作期間很少產(chǎn)生熱擊穿的晶體管。
(實(shí)施例4)圖12展示了本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。其與上述實(shí)施例1不同之處在于，在整個(gè)背面上去除GaAs襯底1。
通過(guò)采用聚酰亞胺層70形成在實(shí)施例1的工序(5)中所形成的表面保護(hù)膜7的絕緣膜(涂敷厚度為1μm，在氮?dú)鈿夥罩杏?00℃固化)可以獲得該結(jié)構(gòu)，并且去除整個(gè)背面上的GaAs襯底1，無(wú)須基于在工序(8)的從背面腐蝕的光刻布圖。
該結(jié)構(gòu)的特征在于，由于GaAs襯底被完全去除，晶體管區(qū)留在島狀的約10μm厚的極薄結(jié)構(gòu)中，該結(jié)構(gòu)包括聚酰亞胺膜70、發(fā)射極電極10和金屬層的發(fā)射極布線11，該結(jié)構(gòu)具有撓性。因此，本實(shí)施例的晶體管可以直接鍵合在撓性襯底上，例如通過(guò)把本實(shí)施例的晶體管安裝在可折疊式便攜電話的鉸接部位，并在其附近設(shè)置部件，可以構(gòu)成功率放大器。這樣，僅有布線折疊的現(xiàn)有的鉸接部位能夠有效地用做部件安裝區(qū)，這樣可以改善便攜電話的設(shè)計(jì)自由度，還可以減小其尺寸。
(實(shí)施例5)圖13是實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)剖面示意圖，圖14是實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)平面圖。本實(shí)施例的制造工序如下所述。
在上述實(shí)施例1中，在工序(7)和工序(8)之間進(jìn)行表面保護(hù)絕緣膜7的制備工序，最后，在由表面保護(hù)層連接晶體管區(qū)和襯底區(qū)的區(qū)域，去除半導(dǎo)體襯底，并且形成開口40，如圖13所示。圖14是在表面上展示該結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)平面示意圖。圖13是沿圖14的線A-A’截取的部位的剖面圖。在圖14的平面圖中，為使結(jié)構(gòu)清晰，未展示集電極布線9和基極布線8。
在隨后的工序(9)中，增加在淀積發(fā)射極電極時(shí)用光刻膠覆蓋開口40的工序。不再通過(guò)附加工序?qū)u淀積在開口40，開口保留至工藝最終。當(dāng)采用有機(jī)材料例如環(huán)氧樹脂鍵合芯片時(shí)，開口40可以釋放通孔內(nèi)的粘結(jié)劑的溶劑蒸汽，并且避免通孔內(nèi)的壓力上升。
采用上述構(gòu)成，在通過(guò)環(huán)氧樹脂將功率晶體管鍵合在陶瓷襯底上的情形，其中120個(gè)晶體管器件被集成在尺寸為1×1mm2的芯片之中，而每個(gè)晶體管器件具有2×20μm2的集電極尺寸，鍵合之后的合格率從80％提高到98％以上。
而且，在施加電流約100小時(shí)期間，根本看不到芯片工作期間的故障，本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件能夠提供進(jìn)行高可靠的功率放大的功能。
(實(shí)施例6)在本實(shí)施例中，用于晶體管區(qū)的圖形也與圖14的平面圖所示的晶體管相同，(001)晶面的襯底用做GaAs半導(dǎo)體襯底，集電極的橫向定義為[110]。
在此情形，當(dāng)采用濕法腐蝕從襯底背面形成通孔時(shí)，分別沿垂直于集電極的剖面(沿線B-B’的剖面)和平行于集電極的剖面(沿線C-C’的剖面)，觀察到結(jié)晶方向上的各向異性，其剖面形狀如圖16和圖17所示。特別是，在如下情形，即形成其剖面面積在進(jìn)口處窄并且朝向底部擴(kuò)寬的通孔，孔壁與襯底的背面之間的夾角θ大于90°，當(dāng)采用環(huán)氧樹脂50將半導(dǎo)體芯片鍵合在安裝襯底例如陶瓷襯底60時(shí)，在如圖18所示的溝槽的最深部位留下未被環(huán)氧樹脂填充的空間SP。在形成這種空間SP的情形，當(dāng)進(jìn)行熱處理以便固化環(huán)氧樹脂50時(shí)，在通孔邊緣觀察到開裂的出現(xiàn)，概率大于10％。在形成通孔的剖面形狀如圖17或圖1所示的情形，在溝槽的最深部位不因環(huán)氧樹脂的填充而形成空間SP。
然后，在此實(shí)施例中，特別在未填充的空間SP形成開口40，如圖15所示。亦即，考慮結(jié)晶方向，沿晶體管矩形區(qū)ATRS的兩側(cè)，在隔離區(qū)AISO設(shè)置開口40，同時(shí)在其余兩側(cè)不形成這種開口。這樣制造的器件的鍵合合格率是高的，特別是未見到通孔邊緣出現(xiàn)開裂。
因此，通過(guò)在表面保護(hù)膜形成開口40，可以提高芯片鍵合的可靠性，以使在與外部不連通的通孔中不留下空間SP，同時(shí)考慮結(jié)晶方向。而且，進(jìn)行布線布圖，以使基極布線8和集電極布線不施加在形成有開口40的兩側(cè)，并且形成在未形成有開口40的兩側(cè)，以使基極布線8和集電極布線9在虛線所示部位上延伸。這樣能夠?qū)崿F(xiàn)的布圖中，用于使溶劑蒸汽通過(guò)的孔和引出的引線互不影響，同時(shí)避免在鍵合期間因芯片開裂而損壞。
雖然已經(jīng)針對(duì)幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，顯然在不脫離本發(fā)明的要點(diǎn)的范圍內(nèi)，可以做出各種設(shè)計(jì)變化。
正如從上述優(yōu)選實(shí)施例可知那樣，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，采用從最底層的半導(dǎo)體的背面的通孔，獲得電極接觸，對(duì)于背面制備工序采取大的對(duì)準(zhǔn)裕度，在比晶體管區(qū)大的區(qū)域上設(shè)置通孔，可以有助于制造，并且可以避免芯片因開裂而損壞。
而且，對(duì)用于連接襯底和晶體管區(qū)的表面保護(hù)絕緣膜設(shè)置到達(dá)通孔的開口，可以釋放通孔內(nèi)的粘結(jié)劑的溶劑蒸汽，能夠避免通孔中的壓力上升。
權(quán)利要求
1.一種具有表面的半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體區(qū)，其中，從靠近半導(dǎo)體區(qū)的襯底的一側(cè)層疊有發(fā)射極區(qū)、基極區(qū)和集電極區(qū)；配置在所述表面上的絕緣保護(hù)層；和配置在所述表面上的布線層，絕緣保護(hù)層從半導(dǎo)體區(qū)的襯底一側(cè)形成通孔，形成的通孔使布線層從襯底一側(cè)構(gòu)成與發(fā)射極區(qū)的電極的接觸，發(fā)射極區(qū)、基極區(qū)和集電極區(qū)層疊于襯底之中，半導(dǎo)體區(qū)被隔離于此。
2.一種具有表面的半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體區(qū)，其中，從靠近半導(dǎo)體區(qū)的襯底的一側(cè)層疊有集電極區(qū)、基極區(qū)和發(fā)射極區(qū)；配置在所述表面上的絕緣保護(hù)層；和配置在所述表面上的布線層，絕緣保護(hù)層從半導(dǎo)體區(qū)的襯底一側(cè)形成通孔，形成的通孔使布線層從襯底一側(cè)構(gòu)成與集電極區(qū)的電極的接觸，集電極區(qū)、基極區(qū)和發(fā)射極區(qū)層疊于襯底之中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中，設(shè)置在襯底背面上的通孔區(qū)比形成為層疊的半導(dǎo)體區(qū)的晶體管區(qū)要大。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，其中，設(shè)置在襯底背面上的通孔區(qū)比形成為層疊的半導(dǎo)體區(qū)的晶體管區(qū)要大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中，晶體管區(qū)包括發(fā)射極區(qū)、基極區(qū)和集電極區(qū)，其中晶體管區(qū)和半導(dǎo)體區(qū)是隔離區(qū)，所述半導(dǎo)體器件還包括在隔離的各區(qū)之間通過(guò)絕緣保護(hù)膜實(shí)現(xiàn)的機(jī)械連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，其中，晶體管區(qū)包括發(fā)射極區(qū)、基極區(qū)和集電極區(qū)，其中晶體管區(qū)和半導(dǎo)體區(qū)是隔離區(qū)，所述半導(dǎo)體器件還包括在隔離的各區(qū)之間通過(guò)絕緣保護(hù)膜實(shí)現(xiàn)的機(jī)械連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件，其中，晶體管區(qū)包括發(fā)射極區(qū)、基極區(qū)和集電極區(qū)，其中晶體管區(qū)和半導(dǎo)體區(qū)是隔離區(qū)，所述半導(dǎo)體器件還包括在隔離的各區(qū)之間通過(guò)絕緣保護(hù)膜實(shí)現(xiàn)的機(jī)械連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的半導(dǎo)體器件，其中，在用于機(jī)械連接隔離的各區(qū)的絕緣保護(hù)膜中，從襯底的表面到背面形成穿透至通孔的開口。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體器件，其中，在用于機(jī)械連接隔離的各區(qū)的絕緣保護(hù)膜中，從襯底的表面到背面形成穿透至通孔的開口。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體器件，其中，在用于機(jī)械連接隔離的各區(qū)的絕緣保護(hù)膜中，從襯底的表面到背面形成穿透至通孔的開口。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的半導(dǎo)體器件，其中，用于從襯底背面到層疊的半導(dǎo)體區(qū)最底層形成電極接觸的通孔被成形，以使連接在層疊半導(dǎo)體層的最底層的部位的通孔寬度，大于襯底背面上的通孔寬度，其中靠近通孔的角部，對(duì)連接襯底和晶體管區(qū)的絕緣保護(hù)膜形成開口，與最底層接觸。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的半導(dǎo)體器件，其中，用于從襯底背面到層疊的半導(dǎo)體區(qū)最底層形成電極接觸的通孔被成形，以使連接在層疊半導(dǎo)體層的最底層的部位的通孔寬度，大于襯底背面上的通孔寬度，其中靠近通孔的角部，對(duì)連接襯底和晶體管區(qū)的絕緣保護(hù)膜形成開口，與最底層接觸。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的半導(dǎo)體器件，其中，用于從襯底背面到層疊的半導(dǎo)體區(qū)最底層形成電極接觸的通孔被成形，以使連接在層疊半導(dǎo)體層的最底層的部位的通孔寬度，大于襯底背面上的通孔寬度，其中靠近通孔的角部，對(duì)連接襯底和晶體管區(qū)的絕緣保護(hù)膜形成開口，與最底層接觸。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的半導(dǎo)體器件，其中，平行于半導(dǎo)體器件的縱向方向引出布線，其中，所述布線連接至穿透通孔的開口的平面圖形。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的半導(dǎo)體器件，其中，平行于半導(dǎo)體器件的縱向方向引出布線，其中，所述布線連接至穿透通孔的開口的平面圖形。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的半導(dǎo)體器件，其中，平行于半導(dǎo)體器件的縱向方向引出布線，其中，所述布線連接至穿透通孔的開口的平面圖形。
17.一種具有表面和背面的雙極型半導(dǎo)體器件，所述雙極型半導(dǎo)體器件包括從遠(yuǎn)離表面的一側(cè)層疊的發(fā)射極、基極和集電極；配置在表面上的絕緣保護(hù)膜；配置在表面上的金屬布線；配置在背面上的發(fā)射極布線；配置在背面上的絕緣保護(hù)膜。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的雙極型半導(dǎo)體器件，其中，絕緣保護(hù)膜具有彈性。
全文摘要
提供一種具有高度結(jié)構(gòu)可靠性和低寄生電容的半導(dǎo)體器件。在一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件具有表面。該半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體區(qū)，其中，從靠近半導(dǎo)體區(qū)的襯底的一側(cè)層疊有發(fā)射極區(qū)、基極區(qū)和集電極區(qū)；配置在所述表面上的絕緣保護(hù)層；和配置在所述表面上的布線層，絕緣保護(hù)層從半導(dǎo)體區(qū)的襯底一側(cè)形成通孔，形成的通孔可使布線層從襯底一側(cè)構(gòu)成與發(fā)射極區(qū)的電極的接觸，發(fā)射極區(qū)、基極區(qū)和集電極區(qū)層疊于襯底之中，半導(dǎo)體區(qū)被隔離于此。
文檔編號(hào)H01L29/417GK1474459SQ0314256
公開日2004年2月11日 申請(qǐng)日期2003年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月9日
發(fā)明者田上知紀(jì), 望月和浩, 山田宏治, 治, 浩 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所