全文摘要
本申请提供了一种半导体芯片、半导体晶圆，其中半导体芯片包括基底，所述基底包括相对的第一侧面及第二侧面；设置于所述第一侧面的所述半导体芯片的源极；设置在所述基底上的通孔，所述通孔的设置位置与所述源极的位置对应，所述通孔从所述第二侧面贯穿至所述第一侧面；基于所述第二侧面形成、并通过所述通孔与所述源极电性接触的种子金属层，基于所述种子金属层形成的背面金属层；所述半导体芯片两端各设置一定的距离不覆盖所述种子金属层。通过对半导体芯片两端的结构结构设计实现在便于芯片切割的同时，减少芯片背面的结构变形。
主设计要求
1.一种半导体芯片，其特征在于，包括：基底，所述基底包括相对的第一侧面及第二侧面；设置于所述第一侧面的所述半导体芯片的源极；设置在所述基底上的通孔，所述通孔的设置位置与所述源极的位置对应，所述通孔从所述第二侧面贯穿至所述第一侧面；基于所述第二侧面形成、并通过所述通孔与所述源极电性接触的种子金属层，基于所述种子金属层形成的背面金属层；所述半导体芯片两端各设置一定的距离不覆盖所述种子金属层。
设计方案
1.一种半导体芯片，其特征在于，包括：
基底，所述基底包括相对的第一侧面及第二侧面；
设置于所述第一侧面的所述半导体芯片的源极；
设置在所述基底上的通孔，所述通孔的设置位置与所述源极的位置对应，所述通孔从所述第二侧面贯穿至所述第一侧面；
基于所述第二侧面形成、并通过所述通孔与所述源极电性接触的种子金属层，基于所述种子金属层形成的背面金属层；所述半导体芯片两端各设置一定的距离不覆盖所述种子金属层。
2.根据权利要求1所述的半导体芯片，其特征在于，所述源极与所述半导体芯片的第一端面的距离为L1，所述种子金属层在所述第二侧面内与所述半导体芯片的第一端面的距离为L2，且L1>L2。
3.根据权利要求1所述的半导体芯片，其特征在于，所述半导体芯片还包括漏极，所述漏极与所述半导体芯片的第二端面的距离为L3，所述种子金属层在所述第二侧面内与所述半导体芯片的第二端面的距离为L4，且L3>L4。
4.根据权利要求1所述的半导体芯片，其特征在于，所述背面金属层完全覆盖所述种子金属层，或者在靠近所述半导体芯片两端面的种子金属层表面各设置一定的距离不覆盖所述背面金属层。
5.根据权利要求4所述的半导体芯片，其特征在于，所述背面金属层与所述种子金属层在靠近所述半导体芯片两端面处形成的断面为斜面。
6.根据权利要求4所述的半导体芯片，其特征在于，所述背面金属层与所述种子金属层在靠近所述半导体芯片两端面处形成的断面为台阶面。
7.根据权利要求1所述的半导体芯片，其特征在于，所述背面金属层和\/或所述种子金属层在靠近所述半导体芯片两端面处形成的断面与所述第二侧面形成倾斜角。
8.根据权利要求1所述的半导体芯片，其特征在于，所述种子金属层包括第一金属材料层和第二金属材料层，所述第一金属材料层基于所述第二侧面制造形成，所述第二金属材料层基于所述第一金属材料层制造形成并位于第一金属材料层与背面金属层之间，所述第二金属材料层和第一金属材料层在所述第二侧面上方形成一底切结构。
9.根据权利要求1所述的半导体芯片，其特征在于，在靠近所述半导体芯片两端面处未覆盖所述背面金属层和\/或所述种子金属层的位置填充非金属材料，形成填充层。
10.根据权利要求1所述的半导体芯片，其特征在于，所述通孔中填充有与所述源极电性接触的导电材料，所述种子金属层与所述导电材料接触从而与所述源极电性连通。
11.一种半导体晶圆，其特征在于，包括多个权利要求1-10任意一项所述半导体芯片。
设计说明书
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种半导体芯片、半导体晶圆。
背景技术
在一些类似晶体管的半导体器件通常包括源极S、漏极D、栅极G及衬底B，此类半导体器件的使用环境中，源极和衬底常需要进行接地处理。在一些实施方式中，为了提高半导体器件的增益，减小接地电感，会在衬底上开设贯穿衬底的通孔，然后用金属填充至通孔中并与半导体器件的源极接触，从而将源极和衬底背面接地的背面金属层相连，以减少源极到地的电感。在这种方式中，通常是先在衬底背面形成经通孔延伸至与源极电性接触的种子金属层，然后在种子金属层上形成用于接地的背面金属层。
实用新型内容
本申请的目的之一在于提供一种便于切割和工业应用的半导体芯片结构，包括：
基底，所述基底包括相对的第一侧面及第二侧面；
设置于所述第一侧面的所述半导体芯片的源极；
设置在所述基底上的通孔，所述通孔的设置位置与所述源极的位置对应，所述通孔从所述第二侧面贯穿至所述第一侧面；
基于所述第二侧面形成、并通过所述通孔与所述源极电性接触的种子金属层，基于所述种子金属层形成的背面金属层；所述半导体芯片两端各设置一定的距离不覆盖所述种子金属层。
可选地，所述源极与所述半导体芯片的第一端面的距离为L1，所述种子金属层在所述第二侧面内与所述半导体芯片的第一端面的距离为L2，且 L1>L2。
可选地，所述半导体芯片还包括漏极，所述漏极与所述半导体芯片的第二端面的距离为L3，所述种子金属层在所述第二侧面内与所述半导体芯片的第二端面的距离为L4，且L3>L4。
可选地，所述背面金属层完全覆盖所述种子金属层，或者在靠近所述半导体芯片两端面的种子金属层表面各设置一定的距离不覆盖所述背面金属层。
可选地，所述背面金属层与所述种子金属层在靠近所述半导体芯片两端面处形成的断面为斜面。
可选地，所述背面金属层与所述种子金属层在靠近所述半导体芯片两端面处形成的断面为台阶面。
可选地，所述背面金属层和\/或所述种子金属层在靠近所述半导体芯片两端面处形成的断面与所述第二侧面形成倾斜角。
可选地，所述种子金属层包括第一金属材料层和第二金属材料层，所述第一金属材料层基于所述第二侧面制造形成，所述第二金属材料层基于所述第一金属材料层制造形成并位于第一金属材料层与背面金属层之间，所述第二金属材料层和第一金属材料层在所述第二侧面上方形成一底切结构。
可选地，在靠近所述半导体芯片两端面处未覆盖所述背面金属层和\/或所述种子金属层的位置填充非金属材料，形成填充层。
可选地，所述通孔中填充有与所述源极电性接触的导电材料，所述种子金属层与所述导电材料接触从而与所述源极电性连通。
本申请的另一目的在于提供一种半导体晶圆，包括多个本申请提供的所述半导体芯片。
本申请具有以下有益效果：
本申请提供的半导体芯片、半导体晶圆。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1-图5为本申请实施例提供的不同半导体芯片的剖面示意图；
图标：10-半导体芯片；11-基底；111-衬底层；112-外延层；12-源极；18- 栅极；19-漏极；13-通孔；14-导电材料；15-种子金属层；240-光刻胶；16- 背面金属层。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
有鉴于此，本实施例提供一种半导体芯片、半导体晶圆结构，下面对本实施例提供的方案进行详细阐述。需要注意的是，发现上述问题的过程及解决上述问题的方案均是实用新型人通过付出创造性的思考得出的，因此应视为对本申请创造性所作出的贡献。
请参照图1，本实施例提供的半导体器件常可以制成于半导体晶圆上。基于半导体晶圆可以制造多个半导体芯片10，在本实施例中，半导体芯片 10可以为氮化镓材料制成的高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor，HEMT)，也可以是其他材料的半导体芯片。
基于基底11的其中一面(图1所示靠下的一面)设置有半导体芯片10 的源极12，在本实施例中，将该设置有半导体芯片10的源极12的一面作为基底11的第一侧面，基底11与第一侧面相对的一面(图1所示靠上的一面)为该基底11的第二侧面。
半导体芯片10靠近源极12端的端面为第一端面M，靠近漏极19端的端面为第二端面N。
应当理解的是，在基底11的第一侧面上除了设置有半导体芯片10的源极12外还可以设置有半导体芯片10的其他部分，例如的半导体芯片10 的栅极18和漏极19等。
可选地，在本实施例的一种实施方式中，基底11可以包括衬底层111 和半导体外延层112，其中，靠近半导体芯片10的源极12的一层为半导体外延层112，远离源极12的一层为衬底层111。衬底层111可以由硅、蓝宝石、碳化硅、砷化镓中的其中一种材料形成。半导体外延层112可以由例如氮化物等材料制成，例如，由氮化镓和铝镓氮中的一种或者两种形成。
可选地，在本实施例的另一种实施方式中，基底11也可以仅包括衬底层111。
在本实施例中，基底11上设置有通孔13，通孔13的设置位置可以与源极12的位置对应，通孔13可以从第二侧面贯穿基底11至第一侧面。当基底11包括衬底层111和外延层112时，通孔13贯穿衬底层111及半导体外延层112。通孔13的截面形状可以是圆形、椭圆形等任意形状，通孔13 的剖面的形状可以是梯形等任意形状。
在本实施例中，基于基底11的第二侧面形成有种子金属层15，该种子金属层15通过通孔13与源极12电性接触。在半导体芯片10靠近第一端面M和靠近第二端面N的两端各设置一定的距离不覆盖种子金属层15。
在本实施例中，如图1所示，源极12与所述半导体芯片10的第一端面M的距离为L1，所述种子金属层15在所述第二侧面内与所述半导体芯片10的第一端面M的距离为L2，且L1>L2。
进一步地，半导体芯片10的漏极19与半导体芯片10的第二端面N的距离为L3，所述种子金属层15在所述第二侧面内与所述半导体芯片10的第二端面N的距离为L4，且L3>L4。
基于种子金属层15形成有背面金属层16，在本申请的一种实施方式中，背面金属层16可以层完全覆盖所述种子金属层15(如图1所示)，此时，背面金属层16与所述种子金属层15在靠近所述半导体芯片10两端面处(第一端面M和第二端面N)形成的断面为垂直的平面或斜面。在另一种实施方式中，在靠近所述半导体芯片10的两端面(第一端面M和第二端面N) 的种子金属层15表面各设置一定的距离不覆盖所述背面金属层16(如图2 所示)，此时，背面金属层16与所述种子金属层15在靠近所述半导体芯片两端面处形成的断面为台阶面。
优选地，背面金属层16和\/或种子金属层15在靠近半导体芯片10两端面(第一端面M和第二端面N)处形成的断面与第二侧面形成倾斜角，可以更好的实现在便于芯片切割的同时，减少芯片背面的结构变形。优选地，所述倾斜角使得背面金属层16远离衬底11的表面积小于靠近衬底11的表面积，所述倾斜角使得种子金属层15远离衬底11的表面积小于靠近衬底 11的表面积。例如，如图2所示，种子金属层15的断面与种子金属层15 靠近基底11一侧的表面形成的倾角A为锐角；背面金属层16的断面与背面金属层16靠近基底11一侧的表面形成的倾角B为锐角；在一种实施方式中，倾角A和倾角B相同，便于工艺制作；在另一种实施方式中，倾角 A和倾角B不相同，可以满足在半导体芯片边缘的更多设计要求。
可选地，请参照图3，在本实施例中，种子金属层15包括第一金属材料层151和第二金属材料层152，第一金属材料层151基于第二侧面制造形成，第二金属材料层152基于第一金属材料层151制造形成并位于第一金属材料层151与背面金属层16之间。其中，第一金属材料层151包括至少一种金属形成的子层，第二金属材料层152包括至少另一种金属形成的子层。第二金属材料层152和第一金属材料层151在第二侧面上方形成一底切(undercut)结构。
可选地，第一金属材料层151和第二金属材料层152的质地可以选自，但不限于，钛、镍、钨、铂和金中的不同的两种。背面金属层16可以是，但不限于，金、铜、金锡合金中的至少一种材料制成的。
在一种实施例中，如图4所示，在靠近半导体芯片10两端面(第一端面M和第二端面N)处未覆盖背面金属层16和\/或种子金属层15的位置填充非金属材料，形成填充层20，例如半导体材料或者绝缘材料，在芯片端面边缘处填充非金属材料即可以解决芯片切割问题，也可以防止种子金属层的翘曲，保护芯片背面结构不变形。若第一金属材料层151或第二金属材料层152具有多个子层，则填充层20至少覆盖第二金属材料层152的多个子层中超出第一金属材料层151最多的一个子层的边缘，并填充该子层形成的底切结构。
在本申请的一种实施方式中，种子金属层15从第二侧面经通孔13延伸至与源极12电性接触，可参考图1-图4。由于种子金属层15和背面金属层16的膨胀系数不同，种子金属层15和背面金属层16与基底11的膨胀系数不同，在这种实施方式中，为了防止因无法缓解不同材料热膨胀系数不同引起的应力，种子金属层15与背面金属层16延伸至通孔13中的部分未将通孔13填满，使通孔13中留有一定间隙。
参照图5，是本申请的另一种实施方式中，通孔13中填充有与源极12 电性接触的导电材料14，种子金属层15与导电材料14接触从而与源极12 电性连通。导电材料14可以是，但不限于，铜、钛、镍、钨、铂和金等金属材料。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201822268841.7
申请日:2018-12-29
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:32(江苏)
授权编号:CN209232780U
授权时间:20190809
主分类号:H01L 23/58
专利分类号:H01L23/58;H01L29/78
范畴分类:38F;
申请人:苏州能讯高能半导体有限公司
第一申请人:苏州能讯高能半导体有限公司
申请人地址:215000 江苏省苏州市昆山市高新区晨丰路18号
发明人:吴星星;潘盼
第一发明人:吴星星
当前权利人:苏州能讯高能半导体有限公司
代理人:刘曾
代理机构:11371
代理机构编号:北京超凡志成知识产权代理事务所（普通合伙）
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计