DE102007038420A1

DE102007038420A1 - Halbleiterbauelement und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102007038420A1
Application number: DE102007038420A
Authority: DE
Inventors: Jae Won Soowon Han
Original assignee: Dongbu HitekCo Ltd
Current assignee: DB HiTek Co Ltd
Priority date: 2006-08-23
Filing date: 2007-08-14
Publication date: 2008-03-13
Also published as: CN101131994A; KR20080018052A; JP2008053711A; US20080048288A1

Abstract

Ein Halbleiterbauelement und ein Verfahren zu seiner Herstellung werden angegeben. Das Halbleiterbauelement umfasst: ein erstes Substrat, das eine Induktorzelle enthält; ein zweites Substrat, das eine HF-(Hochfrequenz)-Bauelement-Schaltung mit einem Transistor und einer Leitung enthält; und eine Anschlusselektrode zum elektrischen Verbinden der Induktorzelle und der HF-Bauelement-Schaltung.

Description

HINTERGRUND
Die Ausführungsform bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Ein Induktor arbeitet als eine Spule in einer Schaltung als eines von Elementen in der Schaltung zum Empfangen und Senden von Hochfrequenz.
Der Induktor wurde im Wesentlichen in einem HF-Bauelement oder einem analogen Bauelement verwendet, die aufgrund der Expansion eines Marktes der HF-Kommunikation allgemein verwendet wurden.
ZUSAMMENFASSUNG
Ausführungsformen stellen ein Halbleiterbauelement und ein Herstellungsverfahren zum Vereinfachen von Herstellungsprozessen und zum Verbessern der Fertigungsausbeute bereit.
In einer Ausführungsform umfasst ein Halbleiterbauelement: ein erstes Substrat, das eine Induktorzelle enthält; ein zweites Substrat, das eine HF-(Hochfrequenz)-Bauelement-Schaltung mit einem Transistor und einer Leitung enthält; und eine Anschlusselektrode zum elektrischen Verbinden der Induktorzelle und der HF-Bauelement-Schaltung.
In einer anderen Ausführungsform enthält ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements: Ausbilden eines ersten Substrats mit einer Induktorzelle und eines zweiten Substrats mit einer HF-(Hochfrequenz)-Bauelement-Schaltung mit einem Transistor und einer Leitung; und Stapeln des ersten Substrats auf das zweite Substrat und elektrisches Verbinden der Induktorzelle mit der HF-Bauelement-Schaltung.
Die Einzelheiten von einer oder mehr Ausführungsformen werden in den begleitenden Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung dargelegt. Weitere Merkmale werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Ansprüchen ersichtlich sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 veranschaulicht ein Substrat mit Induktorzellen, ausgebildet durch ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen gemäß einer Ausführungsform.
2 ist eine Querschnittsansicht eines Substrats mit Induktorzellen, ausgebildet durch ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen gemäß einer Ausführungsform.
3 ist ein Schaubild, das ein Substrat mit einer Schaltungseinheit veranschaulicht, ausgebildet durch ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen gemäß einer Ausführungsform.
4 ist ein Schaubild, das ein Halbleiterbauelement mit einem Induktor veranschaulicht, ausgebildet durch ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen gemäß einer Ausführungsform.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es wird nun im Einzelnen auf die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung Bezug genommen, von der in den begleitenden Zeichnungen Beispiele veranschaulicht werden.
Für die gesamte Beschreibung gilt, dass, wenn auf ein Element wie z.B. eine Schicht (Film), ein Gebiet, ein Muster oder eine Struktur als "auf/an/über/oben" oder als "unten/unterhalb/unter/niedriger" von anderen Elementen Bezug genommen wird, sich das Element entweder direkt auf dem anderen Element befinden kann oder auch Zwischenelemente vorhanden sein können. Daher sollte dies im Rahmen eines technischen Aspekts einer Ausführungsform verstanden werden.
Eine Ausführungsform bezieht sich auf ein Verfahren zur wirkungsvollen Herstellung eines Halbleiterbauelements mit einem Induktor durch Stapeln eines ersten Substrats und eines zweiten Substrats, nachdem das erste Substrat mit einer Induktorzelle und das zweite Substrat mit einer HF-Bauelement-Schaltungseinheit separat hergestellt wurden. Die auf dem ersten Substrat ausgebildete Induktorzelle kann durch eine Anschlusselektrode elektrisch mit der auf dem zweiten Substrat ausgebildeten HF-Bauelement-Schaltungseinheit verbunden werden. Hierin kennzeichnet die Induktorzelle einen Bereich, wo ein Induktor ausgebildet ist. In der Induktorzelle kann ein spiralförmiges Metallmuster ausgebildet sein.
1 veranschaulicht ein Substrat mit Induktorzellen, die durch ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen gemäß einer Ausführungsform ausgebildet sind; und 2 ist eine Querschnittsansicht eines Substrats mit Induktorzellen, die durch ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen gemäß einer Ausführungsform ausgebildet sind.
Bei dem Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein erstes Substrat 300, das eine Induktorzelle 311 und eine Durchgangselektrode 313 beinhaltet, wie in 1 und 2 veranschaulicht ausgebildet.
Zuerst wird eine Isolierschicht 315 auf dem Halbleitersubstrat 310 ausgebildet und ein Strukturierungsprozess wird ausgeführt, um Induktoren auszubilden. Nachdem ein Ätzprozess ausgeführt wurde, werden ein Metallabscheidungsprozess zum Ausbilden einer Induktorbarriere sowie ein Füllprozess ausgeführt, um eine Induktor-Metallschicht auszubilden. Dann wird durch Ausführung eines chemisch-mechanischen Polierprozesses (CMP) hierauf eine Induktorzelle 311 ausgebildet.
Eine Elektrode 313 wird so ausgebildet, dass sie das Halbleitersubstrat 310 durchdringt und mit der Induktorzelle 311 verbunden ist. Die Elektrode 313 kann durch die aufeinander folgende Ausführung eines Strukturierungsprozesses, eines Ätzprozesses, eines Metallausbildungsprozesses und eines CMP-Prozesses auf dem Halbleitersubstrat 310 ausgebildet werden. Da diese Prozesse dem Fachmann gut bekannt und für die vorliegende Ausführungsform von keinem wesentlichen Interesse sind, wird ihre ausführliche Beschreibung unterlassen.
Die Induktorzelle 311 und die Durchgangselektrode 313 können aus mindestens einem der Materialien, die W, Cu, Al, Ag und Au einschließen, gebildet sein. Die Induktorzelle 311 und die Durchgangselektrode 313 können durch einen Prozess zur chemischen Gasphasenabscheidung (CVD), einen Prozess zur physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), einen Aufdampfprozess oder einen Prozess zur elektrochemischen Abscheidung (ECP) aufgebracht werden. Als ein Barrierenmetall der Induktorzelle 311 und der Durchgangselektrode 313 können TaN, Ta, TiN, Ti oder TiSiN verwendet werden. Ferner kann das Barrierenmetall durch einen CVD-Prozess, einen PVD-Prozess oder einen Atomlagenabscheidungsprozess (ALD) ausgebildet werden.
Dann wird eine Passivierungsschicht 317 auf der Induktorzelle 311 ausgebildet.
3 ist ein Schaubild, das ein Substrat mit einer HF-Bauelement-Schaltungseinheit veranschaulicht, die durch ein Halbleiterherstellungsverfahren gemäß einer Ausführungsform ausgebildet ist.
Wie in 3 gezeigt, werden ein zweites Substrat 500, das eine Transistorschicht 510, eine erste Metallschicht 520, eine zweite Metallschicht 530 und eine dritte Metallschicht 540 beinhaltet, mit dem Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen gemäß der vorliegenden Ausführungsform hergestellt.
Die Transistorschicht 510 sowie die erste, zweite und dritte Metallschicht 520, 530 und 540 können eine HF-Bauelement-Schaltungseinheit für die Signalverarbeitung bilden. Obgleich 3 drei Metallschichten 520, 530 und 540 zeigt, die auf der Halbleiterschicht ausgebildet sind, kann die Anzahl der im zweiten Substrat 500 ausgebildeten Metallschichten gemäß deren Design abweichen.
Das erste Substrat 300 und das zweite Substrat 500 sind durch Stapeln zusammengefügt, wie in 4 gezeigt ist. 4 ist ein Schaubild, das ein Halbleiterbauelement mit einem Induktor veranschaulicht, der durch ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen gemäß einer Ausführungsform ausgebildet ist.
Das gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgebildete Halbleiterbauelement mit dem Induktor beinhaltet ein erstes Substrat 300, ein zweites Substrat 500 und eine Anschlusselektrode 600, wie in 4 gezeigt ist. Die Anschlusselektrode 600 verbindet eine auf dem ersten Substrat 300 ausgebildete Induktorzelle 311 mit einer auf dem zweiten Substrat 500 ausgebildeten HF-Bauelement-Schaltung. Die Anschlusselektrode 600 ist mit der Induktorzelle 311 durch eine beim ersten Substrat 300 ausgebildete Durchgangselektrode 313 elektrisch verbunden. Die Anschlusselektrode 600 ist mit der oberen Elektrode verbunden, welche die dritte Metallschicht 540 bildet, was die HF-Bauelement-Schaltung bildet.
Das Halbleiterbauelement mit dem Induktor, das unter Verwendung von System-in-Gehäuse (SiP) wie oben beschrieben ausgebildet wird, hat die folgenden Vorzüge.
Da ein erster Substratherstellungsprozess zur Herstellung einer Induktorzelle und ein zweiter Substratsherstellungsprozess zum Ausbilden eines Transistors und einer Metallleitung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unabhängig voneinander ausgeführt werden, kann vermieden werden, das zweite Substrat mit dem Transistor und der Metallleitung auszusondern, obgleich im ersten Substratherstellungsprozess Fehler auftreten.
Da ferner die Durchgangselektrode den Induktor mit der den Transistor einschließenden HF-Bauelement-Schaltung, die über einen signifikanten Abstand getrennt sind, verbindet, kann das durch die Induktivität verursachte Übersprechen gemindert werden. Daher können die Eigenschaften des HF-Halbleiterbauelements mit dem Induktor verbessert werden.
Ferner ist es möglich, eine Bibliothek eines Induktors durch separate Herstellung eines Substrats mit einer Induktorzelle zu realisieren.
Ferner ist es möglich, eine vom Prozess zur Herstellung einer Induktorzelle unbeeinflusste HF-(Hochfrequenz)-Bauelement-Schaltung auszubilden, da der Prozess zur Herstellung der Induktorzelle separat von einem Prozess zum Ausbilden eines Transistors und einer Metallleitung ausgeführt werden kann.
Überdies können das Halbleiterbauelement und das Verfahren zu seiner Herstellung gemäß der vorliegenden Ausführungsform Herstellungsprozesse vereinfachen und eine Fertigungsausbeute verbessern.
In der vorliegenden Beschreibung bedeutet jeder Verweis auf "eine Ausführung", "Ausführung", "beispielhafte Ausführung", usw., dass ein spezielles Merkmal, eine Struktur oder eine Eigenschaft, welches bzw. welche in Verbindung mit der Ausführung beschrieben wird, in mindestens einer Ausführung der Erfindung enthalten ist. Das Auftreten derartiger Ausdrucksweisen an verschiedenen Stellen in der Beschreibung verweist nicht notwendig sämtlich auf die gleiche Ausführung. Ferner sei bemerkt, dass, wenn ein besonderes Merkmal, eine Struktur oder eine Eigenschaft beschrieben wird, es sich innerhalb des Bereichs der Möglichkeiten eines Fachmanns befindet, ein derartiges Merkmal, eine Struktur oder ein Kennmerkmal in Verbindung mit anderen der Ausführungen zu bewirken.
Obwohl Ausführungen mit Bezug auf eine Anzahl erläuternder Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, sei bemerkt, dass zahlreiche weitere Abwandlungen und Ausführungen durch Fachleute entworfen werden können, welche unter Prinzip und Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen. Insbesondere sind viele Änderungen und Abwandlungen der Bauteile und/oder der Anordnungen der fraglichen Kombinationsanordnung innerhalb des Umfangs der Offenbarung, der Zeichnungen und der beigefügten Ansprüche möglich. Zusätzlich zu Änderungen und Abwandlungen der Bauteile und/oder der Anordnungen sind alternative Verwendungen gleichfalls für Fachleute ersichtlich.

Claims

Halbleiterbauelement, umfassend: ein erstes Substrat, das eine Induktorzelle enthält; ein zweites Substrat, das eine Hochfrequenz-(HF)-Bauelement-Schaltung mit einem Transistor und einer Leitung enthält; und eine Anschlusselektrode zum elektrischen Verbinden der Induktorzelle und der HF-Bauelement-Schaltung.
Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem das erste Substrat enthält: eine auf einem Halbleitersubstrat ausgebildete Induktorzelle; und eine Durchgangselektrode, die mit der Induktorzelle verbunden ist und das Halbleitersubstrat durchdringt.
Halbleiterbauelement nach Anspruch 2, bei dem die Anschlusselektrode durch die Durchgangselektrode elektrisch mit der Induktorzelle verbunden ist.
Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das zweite Substrat umfasst: eine Transistorschicht mit einem Transistor, ausgebildet auf einem Halbleitersubstrat; und eine auf der Transistorschicht ausgebildete Metallschicht.
Halbleiterbauelement nach Anspruch 2, bei dem die Induktorzelle und die Durchgangselektrode aus einem aus der aus W, Cu, Al, Au und Au bestehenden Gruppe ausgewählten Material bestehen.
Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements, umfassend: Ausbilden eines ersten Substrats mit einer Induktorzelle und eines zweiten Substrats mit einer Hochfrequenz-(HF)-Bauelement-Schaltung mit einem Transistor und einer Leitung; und Stapeln des ersten Substrats auf das zweite Substrat und elektrisches Verbinden der Induktorzelle mit der HF-Bauelement-Schaltung.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Ausbilden des ersten Substrats enthält: Ausbilden einer Induktorzelle auf einem Halbleitersubstrat; und Ausbilden einer mit der Induktorzelle zu verbindenden und das Halbleitersubstrat zu durchdringenden Durchgangselektrode.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Induktorzelle und die HF-Bauelement-Schaltung durch eine Anschlusselektrode elektrisch verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Anschlusselektrode durch die Durchgangselektrode elektrisch mit der Induktorzelle verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Induktorzelle und die Durchgangselektrode aus einem aus der aus W, Cu, Al, Ag und Au bestehenden Gruppe ausgewählten Material bestehen.