專利名稱：晶圓級(jí)mosfet金屬化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體功率器件技術(shù)，并且更具體地涉及改進(jìn)的溝槽垂直MOSFET器件以及用于形成這樣的器件的制造方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體封裝體在本領(lǐng)域是熟知的。這些封裝體有時(shí)可以包括一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體器件，如集成電路(IC)裝置(IC器件，integrated circuit device)、管芯(晶片，die)或芯片(集成電路片，chip)。IC裝置可以包括已在由半導(dǎo)體材料制成的襯底上制造的電子電路。這些電路利用許多已知的半導(dǎo)體加工技術(shù)如沉積、蝕刻、光刻(photolithography)、退火、摻雜和擴(kuò)散制成。硅晶圓(silicon wafer)典型地用作在其上形成這些IC裝置的襯底。半導(dǎo)體器件的一個(gè)實(shí)例是金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)器件，其被用在大量電子設(shè)備，包括電源、汽車電子、計(jì)算機(jī)和電池推動(dòng)裝置如移動(dòng)電話中。MOSFET器件可以用于各種各樣的應(yīng)用，如將電源連接至具有負(fù)荷的特定電子器件的開關(guān)。MOSFET器件可以形成在溝槽中，該溝槽已被蝕刻入襯底中或已被沉積在襯底上的外延層上。MOSFET器件通過將適當(dāng)電壓施加至MOSFET器件的柵電極而工作，其接通該器件并形成連接MOSFET的源極(source)和漏極(drain)的通道以允許電流流動(dòng)。一旦MOSFET器件被接通，電流和電壓之間的關(guān)系就幾乎是線性的，這意味著該器件如同電阻器一樣運(yùn)行。在晶體管，包括MOSFET器件中，期望在該晶體管接通時(shí)具有低的漏源接通電阻(漏源電阻，drain-on-source resistance) Rds (on)。垂直MOSFET器件典型地努力通過將漏極置于與源極接點(diǎn)(源極觸點(diǎn)，sourcecontact)的表面相反(opposite)的表面上來實(shí)現(xiàn)低的Rds (on)。通過將漏極置于與源極接點(diǎn)相反的表面上，縮短了用于電流的傳導(dǎo)通路(導(dǎo)電路徑，conduction path),這使得Rds (on)降低。然而，將漏極和漏極接點(diǎn)置于與放置源極接點(diǎn)的表面相反(并且不同)的表面上，使得很難封裝晶體管，特別是對(duì)于晶圓級(jí)芯片規(guī)模封裝(WLCSP)，因?yàn)楸仨毾蛟摲庋b體的兩個(gè)側(cè)面提供電子連接。當(dāng)利用WLCSP來封裝晶體管時(shí)，需要將所有接點(diǎn)(包括源極接點(diǎn)、漏極接點(diǎn)和柵極接點(diǎn))置于封裝體的相同側(cè)面(同一個(gè)側(cè)面，same side)上。這種類型的構(gòu)造允許利用在WLCSP的一個(gè)表面上的連接于各個(gè)晶體管端子(接線端，terminal)的焊球而容易地連接至電路板布線(circuit board trace)。由于垂直晶體管的RDS(0n)在漏極接點(diǎn)和源極接點(diǎn)置于相反表面上時(shí)被優(yōu)化并且WLCSP在所有的接點(diǎn)在相同表面上時(shí)被優(yōu)化，所以不期望使用WLCSP來封裝垂直晶體管。因此，需要一種允許使用所有的接點(diǎn)在一個(gè)側(cè)面上的垂直晶體管同時(shí)仍然保持低Rds(on)的優(yōu)異電性能的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施方式提供了用于制造具有晶體管(具有在該晶體管的一個(gè)側(cè)面上的源極、漏極和柵極接點(diǎn))的WLCSP器件、同時(shí)仍然具有非常低的漏源接通電阻Rds (on)的優(yōu)異電性能的技術(shù)。在一個(gè)實(shí)施方式中，WLCSP包 括具有源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)(漏極觸點(diǎn)，draincontact)的垂直晶體管、第一金屬層和第二金屬層。該源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)設(shè)置在該垂直晶體管的相同側(cè)面上。第一金屬層包括耦接(電連接)于垂直晶體管的源極區(qū)的第一金屬源極層、和耦接(電連接)于垂直晶體管的漏極區(qū)的第一金屬漏極層。第一金屬源極層和第一金屬漏極層彼此電絕緣。第二金屬層包括第二金屬源極層，其耦接(電連接)于源極接點(diǎn)和第一金屬源極層；和第二金屬漏極層，其耦接(電電連接)于漏極接點(diǎn)和第一金屬漏極層。第二金屬源極層和第二金屬漏極層彼此電絕緣。第一金屬源極層、第一金屬漏極層、第二金屬源極層、和第二金屬漏極層交疊(交錯(cuò)或交織布置，interleave)并在源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)之間形成縮短的傳導(dǎo)通路。該WLCSP進(jìn)一步包括設(shè)置在鄰近(鄰接，adjacent)源極區(qū)的溝槽中的柵結(jié)構(gòu)、鄰近該溝槽和源極區(qū)設(shè)置的阱區(qū)、鄰近該阱區(qū)且在其下方并且直接在襯底上設(shè)置的漂移區(qū)、以及傳導(dǎo)通路。傳導(dǎo)通路從漏極接點(diǎn)(基本上)垂直地延伸至襯底，橫向地(水平地，laterally)穿過襯底，以及通過漂移區(qū)從襯底垂直地延伸至源極接點(diǎn)。在這個(gè)實(shí)施方式中，在該系統(tǒng)被接通時(shí)，源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)之間的漏源接通電阻Rds (on)可以低于11. 5ηιΩ-πιπι2。垂直晶體管可以是垂直MOSFET。第一金屬層可以進(jìn)一步包括耦接(電連接)于垂直晶體管的柵極區(qū)的第一金屬柵極層，其中該第一金屬柵極層與第一金屬源極層和第一金屬漏極層電絕緣。第二金屬層也可以進(jìn)一步包括耦接(電連接)于柵極接點(diǎn)和第一金屬層的第二金屬柵極層，其中該第二金屬柵極層與第二金屬源極層和第二金屬漏極層電絕緣。在另一個(gè)實(shí)施方式中，一種使用襯底通孔(through substrate via)來改善Rds (on)的WLCSP，其包括具有源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)的垂直晶體管、硅通孔(TSV)、第一金屬層和第二金屬層。該源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)設(shè)置在該垂直晶體管的相同側(cè)面上。該TSV將垂直晶體管的漏極區(qū)耦接(電連接)至設(shè)置在與該源極和漏極接點(diǎn)相反的襯底的側(cè)面上的背面金屬(背墊金屬，back metal)。第一金屬層包括耦接(電連接)于垂直晶體管的源極區(qū)的第一金屬源極層、和耦接(電連接)于垂直晶體管的漏極區(qū)的第一金屬漏極層。第一金屬源極層和第一金屬漏極層彼此電絕緣。第二金屬層包括第二金屬源極層，其耦接(電連接)于源極接點(diǎn)和第一金屬源極層；和第二金屬漏極層，其耦接(電連接)于漏極接點(diǎn)和第一金屬漏極層。第二金屬源極層和第二金屬漏極層彼此電絕緣。第一金屬源極層、第一金屬漏極層、第二金屬源極層、和第二金屬漏極層交疊并在源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)之間形成縮短的傳導(dǎo)通路。該WLCSP進(jìn)一步包括設(shè)置在鄰近源極區(qū)的溝槽中的柵結(jié)構(gòu)、鄰近該溝槽和源極區(qū)設(shè)置的阱區(qū)、鄰近該阱區(qū)且在其下方并且直接在襯底上設(shè)置的漂移區(qū)、以及傳導(dǎo)通路。傳導(dǎo)通路通過TSV從漏極接點(diǎn)垂直地延伸至襯底，橫向地穿過襯底，通過PSV (部分襯底通孔，partial-substrate-via)從襯底垂直地延伸至漂移區(qū)，并且從PSV垂直地延伸至源極接點(diǎn)。該P(yáng)SV部分地穿過襯底而形成并且可以連接于背面金屬。在又一個(gè)實(shí)施方式中，一種使用襯底通孔來改善RDS(0n)的WLCSP，其包括具有源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)的垂直晶體管、硅通孔(TSV)、第一金屬層和第二金屬層。源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)設(shè)置在垂直晶體管的相同側(cè)面上。TSV將垂直晶體管的漏極區(qū)耦接(電連接)至設(shè)置在與源極和漏極接點(diǎn)相反的襯底的側(cè)面上的背面金屬。第一金屬層包括耦接(電連接)于垂直晶體管的源極區(qū)的第一金屬源極層、和耦接(電連接)于垂直晶體管的漏極的第一金屬漏極層。第一源極金屬層和第一漏極金屬層彼此電絕緣。第二金屬層包括第二金屬源極層，其耦接(電連接)于源極接點(diǎn)和第一金屬源極層；和第二金屬漏極層，其耦接(電連接)于漏極接點(diǎn)和第一金屬漏極層。第二金屬源極層和第二金屬漏極層彼此電絕緣。第一金屬源極層、第一金屬漏極層、第二金屬源極層、和第二金屬漏極層交疊并且在源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)之間形成縮短的傳導(dǎo)通路。該WLCSP進(jìn)一步包括設(shè)置在鄰近源極區(qū)的溝槽中的柵結(jié)構(gòu)、鄰近該溝槽和源極區(qū)設(shè)置的阱區(qū)、鄰近該阱區(qū)且在其下方并且直接在襯底上設(shè)置的漂移區(qū)、以及傳導(dǎo)通路。傳導(dǎo)通路通過TSV從漏極接點(diǎn)垂直地延伸至背面金屬，橫向地穿過 背面金屬，并從背面金屬垂直地延伸至源極接點(diǎn)。在這個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)系統(tǒng)被接通時(shí)，源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)之間的漏源接通電阻Rds (on)可以低于7. 9mΩ-mm2。垂直晶體管可以是垂直MOSFET。第一金屬層可以進(jìn)一步包括耦接(電連接)于垂直晶體管的柵極區(qū)的第一金屬柵極層，其中該第一金屬柵極層與第一金屬源極層和第一金屬漏極層電絕緣。第二金屬層可以進(jìn)一步包括耦接(電連接)于柵極接點(diǎn)和第一金屬柵極層的第二金屬柵極層，其中該第二金屬柵極層與第二金屬源極層和第二金屬漏極層電絕緣。在又一個(gè)實(shí)施方式中，一種使用緊密連接于漏極漂移區(qū)的金屬例如銅來改善Rds (on)的WLCSP，其包括具有源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)的垂直晶體管、第一金屬層、第二金屬層和第三金屬層。源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)設(shè)置在垂直晶體管的相同側(cè)面上。第一金屬層包括耦接(電連接)于垂直晶體管的源極區(qū)的第一金屬源極層、和耦接(電連接)于垂直晶體管的漏極區(qū)的第一金屬漏極層。第一金屬源極層和第一金屬漏極層彼此電絕緣。第二金屬層包括第二金屬源極層，其耦接(電連接)于源極接點(diǎn)和第一金屬源極層；和第二金屬漏極層，其耦接(電連接)于漏極接點(diǎn)和第一金屬漏極層。第二金屬源極層和第二金屬漏極層彼此電絕緣。第一金屬源極層、第一金屬漏極層、第二金屬源極層、和第二金屬漏極層交疊并在源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)之間形成縮短的傳導(dǎo)通路。該WLCSP進(jìn)一步包括設(shè)置在鄰近源極區(qū)的溝槽中的柵結(jié)構(gòu)、鄰近該構(gòu)成和源極區(qū)設(shè)置的阱區(qū)、鄰近該阱區(qū)且在其下方并且直接在第三金屬層上設(shè)置的漂移區(qū)。第三金屬設(shè)置在垂直晶體管的源極區(qū)和垂直晶體管的漏極區(qū)的下方。第三金屬層在與源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)相反的側(cè)面上設(shè)置在載體(carrier)和垂直晶體管之間。傳導(dǎo)通路從漏極接點(diǎn)垂直地延伸至第三金屬，橫向地穿過第三金屬，并通過漂移區(qū)從第三金屬垂直地延伸至源極接點(diǎn)。在這個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)系統(tǒng)被接通時(shí)，源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)之間的漏源接通電阻Rds (on)可以低于7mΩ-mm2。垂直晶體管可以是垂直MOSFET。第一金屬層可以進(jìn)一步包括耦接(電連接)于垂直晶體管的柵極區(qū)的第一金屬柵極層，其中該第一金屬柵極層與第一金屬源極層和第一金屬漏極層電絕緣。第二金屬層可以進(jìn)一步包括耦接(電連接)于柵極接點(diǎn)和第一金屬柵極層的第二金屬柵極層，其中該第二金屬柵極層與第二金屬源極層和第二金屬漏極層電絕緣。在又一個(gè)實(shí)施方式中，第三金屬層緊密連接于漏極漂移區(qū)。在又一個(gè)實(shí)施方式中，第三金屬層可以是銅、鋁、銀、金、表現(xiàn)出低電阻的其他金屬或其他金屬合金。該金屬層緊密地連接于漏極漂移區(qū)。在又一個(gè)實(shí)施方式中，一種形成WLCSP的方法包括形成垂直晶體管(包括源極區(qū)和漏極區(qū))、形成第一金屬層、以及形成第二金屬層。第一金屬層包括耦接(電連接)于垂直晶體管的源極區(qū)的第一金屬源極層和耦接(電連接)于垂直晶體管的漏極區(qū)的第一金屬漏極層。第一金屬源極層和第一金屬漏極層彼此電絕緣。第二金屬層包括第二金屬源極層，其耦接(電連接)于源極接點(diǎn)和第一金屬源極層；和第二金屬漏極層，其耦接(電連接)于漏極接點(diǎn)和第一金屬漏極層。第二金屬源極層和第二金屬漏極層彼此電絕緣。第一金屬源極層、第一金屬漏極層、第二金屬源極層、和第二金屬漏極層交疊。該方法進(jìn)一步包括在垂、直晶體管的相同側(cè)面上形成源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)。源極接點(diǎn)耦接(電連接)于第二金屬源極層并且漏極接點(diǎn)耦接(電連接)于第二金屬漏極層。該方法進(jìn)一步包括形成柵結(jié)構(gòu)、阱區(qū)、漂移區(qū)、和傳導(dǎo)通路。鄰近阱區(qū)且在其下方并且直接在襯底上設(shè)置漂移區(qū)。傳導(dǎo)通路從漏極接點(diǎn)垂直地延伸至襯底，橫向地穿過襯底，并通過漂移區(qū)從襯底垂直地延伸至源極接點(diǎn)。在這個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)該器件被接通時(shí)，源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)之間的漏源接通電阻Rds (on)可以低于11. 5m Ω-mm2。垂直晶體管可以是垂直MOSFET。(形成)第一金屬層可以進(jìn)一步包括形成耦接(電連接)于垂直晶體管的柵極區(qū)的第一金屬柵極層。該第一金屬柵極層可以與第一金屬源極層和第一金屬漏極層電絕緣。形成第二金屬層可以進(jìn)一步包括形成耦接(電連接)于柵極接點(diǎn)和第一金屬柵極層的第二金屬柵極層。該第二金屬柵極層可以與第二金屬源極層和第二金屬漏極層電絕緣。在又一個(gè)實(shí)施方式中，傳導(dǎo)通路在源極第一金屬和漏極第一金屬之間的每個(gè)地方形成的長度小于250 μ m。在又一個(gè)實(shí)施方式中，該方法進(jìn)一步包括在第一金屬層上方形成通孔層(穿孔層，via layer)。該通孔層在第一金屬源極層和第一金屬漏極層上方形成通孔圖案(通孔^via pattern)。在又一個(gè)實(shí)施方式中，一種形成WLCSP(其使用襯底通孔來改善Rds (on))的方法包括形成硅通孔(TSV)，其將垂直晶體管的漏極區(qū)耦接(電連接)至垂直晶體管的背面金屬。垂直晶體管的背面金屬設(shè)置在與源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)相反的垂直晶體管的側(cè)面上。該方法進(jìn)一步包括形成部分襯底通孔(PSV)、形成第一金屬層、以及形成第二金屬層。PSV設(shè)置在垂直晶體管的源極區(qū)下方并耦接(電連接)于背面金屬。第一金屬層包括耦接(電連接)于垂直晶體管的源極區(qū)的第一金屬源極層和耦接(電連接)于垂直晶體管的漏極區(qū)的第一金屬漏極層。第一金屬源極層和第一金屬漏極層彼此電絕緣。第二金屬層包括第二金屬源極層，其耦接(電連接)于源極接點(diǎn)和第一金屬源極層；和第二金屬漏極層，其耦接(電連接)于漏極接點(diǎn)和第一金屬漏極層。第二金屬源極層和第二金屬漏極層彼此電絕緣。第一金屬源極層、第一金屬漏極層、第二金屬源極層、和第二金屬漏極層交疊。該方法進(jìn)一步包括在垂直晶體管的相同側(cè)面上形成源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)。源極接點(diǎn)耦接(電連接)于第二金屬源極層并且漏極接點(diǎn)耦接(電連接)于第二金屬漏極層。該方法還包括形成柵結(jié)構(gòu)、阱區(qū)、漂移區(qū)、和傳導(dǎo)通路。鄰近阱區(qū)且在其下方并且直接在襯底上設(shè)置漂移區(qū)。傳導(dǎo)通路通過TSV從漏極接點(diǎn)垂直地延伸至襯底，橫向地穿過襯底，通過PSV從襯底和背面金屬垂直地延伸至漂移區(qū)，以及從PSV垂直地延伸至源極接點(diǎn)。在又一個(gè)實(shí)施方式中，一種形成WLCSP(其使用襯底通孔來改善Rds (on))的方法包括形成硅通孔(TSV)，該TSV將垂直晶體管的漏極區(qū)耦接(電連接)至垂直晶體管的背面金屬。垂直晶體管的背面金屬設(shè)置在與源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)相反的垂直晶體管的側(cè)面上。該方法進(jìn)一步包括形成第一金屬層、以及形成第二金屬層。第一金屬層包括耦接(電連接)于垂直晶體管的源極區(qū)的第一金屬源極層和耦接(電連接)于垂直晶體管的漏極區(qū)的第一金屬漏極層。第一金屬源極層和第一金屬漏極層彼此電絕緣。第二金屬層包括第二金屬源極層，其耦接(電連接)于源極接點(diǎn)和第一金屬源極層；和第二金屬漏極層，其耦接(電連接)于漏極接點(diǎn)和第一金屬漏極層。第二金屬源極層和第二金屬漏極層彼此電絕緣。第一金屬源極層、第一金屬漏極層、第二金屬源極層、和第二金屬漏極層交疊。該方法進(jìn)一步包括在垂直晶體管的相同側(cè)面上形成源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)。源極接點(diǎn)耦接(電連接)于第二金屬 源極層并且漏極接點(diǎn)耦接(電連接)于第二金屬漏極層。該方法還包括形成柵結(jié)構(gòu)、阱區(qū)、漂移區(qū)、和傳導(dǎo)通路。鄰近阱區(qū)且在其下方并且直接在襯底上設(shè)置漂移區(qū)。傳導(dǎo)通路通過TSV從漏極接點(diǎn)垂直地延伸至背面金屬，橫向地穿過背面金屬，并從背面金屬垂直地延伸至源極接點(diǎn)。在該實(shí)施方式中，當(dāng)器件被接通時(shí)，源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)之間的漏源接通電阻Rds (on)可以低于7. 9m Ω-mm2。垂直晶體管可以是垂直MOSFET。傳導(dǎo)通路在源極第一金屬和漏極第一金屬之間的每個(gè)地方形成的長度小于250 μ m。在又一個(gè)實(shí)施方式中，一種形成WLCSP (其使用緊密連接于漏極漂移區(qū)的金屬如銅來改善Rds (on))的方法包括形成垂直晶體管(包括源極區(qū)和漏極區(qū))、形成第一金屬層、以及第二金屬層。第一金屬層包括耦接(電連接)于垂直晶體管的源極區(qū)的第一金屬源極層和耦接(電連接)于垂直晶體管的漏極區(qū)的第一金屬漏極層。第一金屬源極層和第一金屬漏極層彼此電絕緣。第二金屬層包括第二金屬源極層，其耦接(電連接)于源極接點(diǎn)和第一金屬源極層；和第二金屬漏極層，其耦接(電連接)于漏極接點(diǎn)和第一金屬漏極層。第二金屬源極層和第二金屬漏極層彼此電絕緣。第一金屬源極層、第一金屬漏極層、第二金屬源極層、和第二金屬漏極層交疊。該方法進(jìn)一步包括形成設(shè)置在垂直晶體管的源極區(qū)和垂直晶體管的漏極區(qū)下方的第三金屬層。第三金屬層設(shè)置在載體上并且在與源極區(qū)和漏極區(qū)相反的側(cè)面上連接至垂直晶體管。該方法進(jìn)一步包括在垂直晶體管的相同側(cè)面上形成源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)，其中源極接點(diǎn)耦接(電連接)于第二金屬源極層而漏極接點(diǎn)耦接(電連接)于第二金屬漏極層。該方法還包括形成柵結(jié)構(gòu)、阱區(qū)、漂移區(qū)、以及傳導(dǎo)通路。鄰近阱區(qū)且在其下方并且在第三金屬上方設(shè)置漂移區(qū)。傳導(dǎo)通路從漏極接點(diǎn)垂直地延伸至第三金屬，橫向地穿過第三金屬，并且通過漂移區(qū)從第三金屬垂直地延伸至源極接點(diǎn)。在這個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)器件被接通時(shí)，源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)之間的漏源接通電阻Rds (on)可以低于7mQ-mm2。垂直晶體管可以是垂直MOSFET。本發(fā)明的可應(yīng)用性的其他領(lǐng)域根據(jù)下文提供的詳細(xì)描述將變得明顯。應(yīng)當(dāng)理解，雖然指明各種實(shí)施方式，但是詳細(xì)的描述和具體實(shí)例僅用于舉例說明的目的而不用于必要性地限制本發(fā)明的范圍。


本發(fā)明的特性和優(yōu)點(diǎn)的進(jìn)一步理解可以通過參考以下提供的說明書的剩余部分和附圖而實(shí)現(xiàn)。附圖并入到本發(fā)明的詳細(xì)描述部分中。在整個(gè)附圖中，類似標(biāo)號(hào)指代相同項(xiàng)目。圖IA示出了具有在相同側(cè)上的源極和漏極接點(diǎn)的示例性η-型溝槽功率垂直MOSFET器件的一部分的剖視圖。圖IB是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，利用交疊的金屬I和金屬2的雙金屬(twometal)漏極接點(diǎn)WLCSP的圖示。圖2A-2E是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，雙金屬漏極接點(diǎn)WLCSP如何用具有在相同側(cè)上的源極和漏極接點(diǎn)的垂直晶體管器件進(jìn)行構(gòu)造的圖示。 圖3A-3B是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，利用襯底通孔，雙金屬漏極接點(diǎn)WLCSP如何用具有在相同側(cè)上的源極和漏極接點(diǎn)的垂直晶體管器件進(jìn)行構(gòu)造的圖示。圖3C是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，在沒有圖3A-3B所示的雙金屬結(jié)構(gòu)的情況下利用襯底通孔，WLCSP如何用具有在相同側(cè)上的源極和漏極接點(diǎn)的垂直晶體管器件進(jìn)行構(gòu)造的圖示。圖4A-4B是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，利用緊密連接于漏極漂移區(qū)的金屬，雙金屬漏極接點(diǎn)WLCSP如何用具有在相同側(cè)上的源極和漏極接點(diǎn)的垂直晶體管器件進(jìn)行構(gòu)造的圖示。圖4C是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，利用緊密連接于漏極漂移區(qū)的金屬和襯底通孔，雙金屬漏極接點(diǎn)WLCSP如何用具有在相同側(cè)上的源極和漏極接點(diǎn)的垂直晶體管器件進(jìn)行構(gòu)造的圖示。圖5是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，對(duì)于具有在相同側(cè)上的源極和漏極接點(diǎn)以及減小的Rds(ON)的垂直晶體管器件，制造在圖2A-2E中呈現(xiàn)的WLCSP的方法的流程圖。圖6是示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，對(duì)于具有在相同側(cè)上的源極和漏極接點(diǎn)以及減小的Rds(ON)的垂直晶體管器件，制造在圖3A-3B中呈現(xiàn)的WLCSP的方法的流程圖。圖7是示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，對(duì)于具有在相同側(cè)上的源極和漏極接點(diǎn)以及減小的Rds(ON)的垂直晶體管器件，制造在圖4A-4B中呈現(xiàn)的WLCSP的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式在以下描述中，用于解釋的目的，提供了具體細(xì)節(jié)以便提供本發(fā)明的充分理解。然而，很明顯，本發(fā)明可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。例如，導(dǎo)電類型(η-和P-型)對(duì)于P-通道器件可以相應(yīng)地反轉(zhuǎn)。用于形成晶圓級(jí)芯片規(guī)模封裝(WLCSP)的相同或類似技術(shù)可以應(yīng)用于不同于MOSFET器件的晶體管，例如IGBT (絕緣柵雙極晶體管)、BJT (雙極結(jié)型晶體管)、JFET (結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管)、SIT (靜電感應(yīng)晶體管)、BSIT (雙極靜電感應(yīng)晶體)、閘流晶體管(Thyristor)等。本發(fā)明的實(shí)施方式提供了用于制造具有晶體管，優(yōu)選垂直晶體管的WLCSP器件的技術(shù)，其中的晶體管具有在該晶體管一個(gè)側(cè)面上的源極、漏極和柵極接點(diǎn)，同時(shí)仍具有極低漏源接通電阻Rds(ON)的優(yōu)異電性能。這些技術(shù)包括利用雙金屬漏極接點(diǎn)來制造WLCSP的技術(shù)、漏極接點(diǎn)硅通孔(TSV)技術(shù)、以及在漂移區(qū)上的金屬的技術(shù)。第一實(shí)施方式提供了一種制造WLCSP的系統(tǒng)和方法，其包括具有源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)的晶體管、第一金屬層和第二金屬層。源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)設(shè)置在晶體管的相同側(cè)面上。第一金屬層包括耦接(電連接)于垂直晶體管的源極區(qū)的第一金屬源極層、和耦接(電連接)于垂直晶體管的漏極區(qū)的第一金屬漏極層。第一金屬源極層和第一金屬漏極層彼此電絕緣。第二金屬層包括耦接(電連接)于源極接點(diǎn)和第一金屬源極層的第二金屬源極層、以及耦接(電連接)于漏極接點(diǎn)和第一金屬漏極層的第二金屬漏極層。第二金屬源極層和第二金屬漏極層彼此電絕緣。第一金屬源極層、第一金屬漏極層、第二金屬源極層、和第二金屬漏極層交疊并在源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)之間形成縮短的傳導(dǎo)通路長度。該WLCSP進(jìn)一步包括柵結(jié)構(gòu)、阱區(qū)、鄰近且在該阱區(qū)下方并且直接在襯底上設(shè)置的漂移區(qū)、以及傳導(dǎo)通路。傳導(dǎo)通路從漏極接點(diǎn)垂直地延伸至襯底，橫向地穿過襯底，并通過漂移區(qū)從襯底垂直地延伸至源極接點(diǎn)。該晶體管可以是垂直M0SFEET。
第二實(shí)施方式提供了一種制造WLCSP的系統(tǒng)和方法，該WLCSP利用襯底通孔來改善Rds (0N)。除了在第一實(shí)施方式中提供的特征之外，這些第二實(shí)施方式提供硅通孔(TSV)。TSV將垂直晶體管的漏極區(qū)耦接(電連接)至設(shè)置在與源極和漏極接點(diǎn)相反的襯底的側(cè)面上的背面金屬。這些第二實(shí)施方式也可以提供部分襯底通孔(PSV)，其可以是除了 TSV之外的或者作為使用TSV的替換。PSV設(shè)置在垂直晶體管的源極區(qū)下方并且耦接(電連接)于背面金屬。該WLCSP進(jìn)一步包括柵結(jié)構(gòu)、阱區(qū)、鄰近且在該阱區(qū)下方并且直接在襯底上設(shè)置的漂移區(qū)、以及傳導(dǎo)通路。傳導(dǎo)通路通過TSV從漏極接點(diǎn)垂直地延伸至襯底，橫向地穿過襯底，通過PSV從襯底垂直地延伸至漂移區(qū)，并從PSV垂直地延伸至源極接點(diǎn)。第三實(shí)施方式也提供了一種制造WLCSP的系統(tǒng)和方法，該WLCSP利用緊密連接于漏極漂移區(qū)的金屬如銅來改善Rds(ON)。除了在第一實(shí)施方式中提供的特征之外，這些第三實(shí)施方式提供了第三金屬層，其可以是設(shè)置在晶體管的源極和漏極下方的銅。第三金屬層也可以設(shè)置在載體上并且在與源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)相反的側(cè)面上粘結(jié)至晶體管。該WLCSP進(jìn)一步包括柵結(jié)構(gòu)、阱區(qū)、鄰近且在該阱區(qū)下方并且直接在襯底上設(shè)置的漂移區(qū)、以及傳導(dǎo)通路。傳導(dǎo)通路從漏極接點(diǎn)垂直地延伸至第三金屬，橫向地穿過第三金屬，并且通過漂移區(qū)從第三金屬垂直地延伸至源極接點(diǎn)。圖IA是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，一種示例性η-型溝槽功率MOSFET 100的一部分的剖視圖的圖示。MOSFET 100包括溝槽102，其從襯底的上表面延伸穿過P-型阱或體區(qū)104,終止于η-型漂移或外延區(qū)106。柵極溝槽102襯有薄介電層(電介質(zhì)層,dielectriclayer) 108并且基本上用導(dǎo)電材料如摻雜多晶硅填充，從而形成柵極110。該柵結(jié)構(gòu)包括柵極溝槽102、介電層108和柵極110。N-型源極區(qū)112 (也稱為源極)形成在鄰近溝槽102的體區(qū)114內(nèi)。η-型漂移或外延區(qū)106形成在重?fù)诫s的η+襯底區(qū)114上方。第一金屬層(第I金屬)形成在該結(jié)構(gòu)的頂部上方，其包括與源極區(qū)112形成電接觸(如圖所示)以及與柵極110形成電接觸(在該剖視圖中未示出)的第I金屬的第一部分116Α，以及漏極區(qū)120。如參考圖IB解釋的，第I金屬層可以包括電耦接于源極、漏極或柵極的不同絕緣金屬層。P+重體區(qū)118形成在ρ-講104內(nèi)。MOSFET 100還可以被分成有源區(qū)(active region)和邊緣區(qū)(edge region)。圖IA的有源區(qū)中所示的結(jié)構(gòu)在例如由硅制成的共襯底上重復(fù)多次，從而形成晶體管陣列。該陣列可以以本領(lǐng)域已知的各種蜂窩狀或條狀體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)造。圖IA中所示的邊緣區(qū)包括η-型漂移或外延區(qū)106、重?fù)诫s的η+襯底區(qū)114、第一金屬層(第I金屬)的第二部分116Β(在這個(gè)剖視圖中僅示出耦接于漏極的第I金屬層的部分)、以及漏極通孔區(qū)120 (也稱為漏極)。漏極通孔區(qū)120電連接于第I金屬層的第二部分116Β。邊緣區(qū)可以置于晶體管陣列的邊緣之間和這些邊緣處。當(dāng)MOSFET 100被接通時(shí)，形成傳導(dǎo)通路122，如通過圖IA中所示的虛線表示的。傳導(dǎo)通道122在源極區(qū)112處開始并沿著柵極溝槽102垂直向下地延伸入和通過漂移區(qū)106，進(jìn)入襯底114，然后在襯底114中水平地越過(橫過，across)有源區(qū)并進(jìn)入邊緣區(qū)，并在漏極區(qū)120處結(jié)束。當(dāng)MOSFET 100被接通時(shí)發(fā)生的Rds (on)是，當(dāng)源極區(qū)112和漏極區(qū)120通過MOSFET通道連接時(shí)傳導(dǎo)電流經(jīng)受的電阻。RDS(0n)正比于該電流沿著傳導(dǎo)通路行進(jìn)(travel)的源極區(qū)和漏極區(qū)之間的距離。沿著源極區(qū)和漏極區(qū)之間的傳導(dǎo)通路的電阻包括來自多個(gè)成分的貢獻(xiàn)，包括源極112和漂移區(qū)106之間的電阻、漂移區(qū)106中的電阻、在襯底114中沿著傳導(dǎo)通路122的水平部分的電阻、以及漏極120中的電阻，如圖IA所示。在圖IA所示的實(shí)施方式中，傳導(dǎo)通路122的水平部分沿著襯底114。在其他實(shí)施方式中，傳導(dǎo)通路122的水平部分可以沿著金屬層，如參考圖4A-4B進(jìn)一步討論的。其他實(shí)施方式可 以具有有助于傳導(dǎo)通路的通孔，如參考圖3A-3B進(jìn)一步討論的。RDS(on)可以通過減小任何這些成分的電阻而減小。例如，如果封裝限制(packaging limitation)不是問題,則漏極120可以置于在襯底114下方的源極區(qū)的相反側(cè)面上以使電流在漂移區(qū)106內(nèi)行進(jìn)的距離最小。盡管這種構(gòu)造具有短的傳導(dǎo)通路并因此具有低的Rds (on)，但是它具有這樣的缺陷，即漏極和源極區(qū)被置于襯底的相反側(cè)面上，使得整個(gè)封裝的MOSFET 100與WLCSP不相容。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，Rds(on)通過縮短橫向彼此隔開的源極區(qū)和漏極區(qū)之間的距離而減小?？s短與源極和漏極之間的距離減少了襯底114中傳導(dǎo)通路122的水平部分，這減小整體Rds (on)。圖IB不出了一種雙金屬漏極接點(diǎn)WLCSP,其包括第一金屬層(第I金屬)130、通孔層132、以及第二金屬層(第2金屬)134。第I金屬(130)層可以分成至少三個(gè)絕緣的金屬層(第I金屬源極130A、第I金屬漏極130B、和第I金屬柵極130C)。第I金屬源極層130A耦接于晶體管的源極，第I金屬漏極層130B耦接于晶體管的漏極而第I金屬柵極層130C耦接于晶體管的柵極。類似地，第2金屬(134)層可以分成至少三個(gè)絕緣的金屬層(第2金屬源極134A、第2金屬漏極134B、和第2金屬柵極134C)。第2金屬源極層134A耦接于第I金屬的源極區(qū)，第2金屬漏極層134B耦接于第I金屬的漏極區(qū)，而第2金屬柵極層134C耦接于第I金屬的柵極區(qū)。第I金屬(130)和第2金屬(134)通過通孔層132分隔開，該通孔層132包括允許第2金屬(134)層的不同部分接觸第I金屬(130)層的恰當(dāng)部分的不同通孔。例如，通孔層132提供第I金屬源極層130A (其連接于源極區(qū))和第2金屬源極層134A (其連接于源極接點(diǎn))之間的電接觸。類似地，通孔層132提供第I金屬漏極層130B(其連接于漏極)和第2金屬漏極層134B(其連接于漏極接點(diǎn))之間的電接觸。而且，通孔層132提供第I金屬柵極層130C (其連接于柵極)和第2金屬柵極層134C (其連接于柵極接點(diǎn))之間的電接觸。在一個(gè)實(shí)施方式中，第I金屬層(130)和第2金屬層(134)交疊以減小源極區(qū)和漏極區(qū)之間的電流行進(jìn)的距離(例如傳導(dǎo)通路)?？s短源極區(qū)和漏極區(qū)之間的傳導(dǎo)通路減小Rds (on)。圖2A-2E示出了具有一種雙金屬漏極接點(diǎn)WLCSP的實(shí)施方式，該WLCSP用具有在相同側(cè)面上的源極和漏極接點(diǎn)的垂直晶體管(例如MOSFET)器件進(jìn)行構(gòu)造。RDS(0n)通過減少由襯底214中的傳導(dǎo)通路122的水平部分(圖IA所示)引起的電阻的橫向成分而減小。圖2A-2E中所示的實(shí)施方式，通過使用具有由通孔層連接的漏極和源極區(qū)的雙金屬結(jié)構(gòu)圖案，減小了由襯底214中的傳導(dǎo)通路的水平部分引起的電阻的橫向成分。圖2A示出了一種雙金屬WLCSP 200的剖視圖，該WLCSP 200包括漂移區(qū)206、襯底214、第一金屬層(第I金屬)230、通孔232、第二金屬層(第2金屬)234、接點(diǎn)焊球(contactsolder ball) 236和背面金屬238。漂移區(qū)206可以是建立在襯底214頂部上的η-型漂移或外延區(qū)，其可以是重?fù)诫s的η+區(qū)。襯底214的厚度范圍可以為1-500 μ m并且位于背面金屬238上方。背面金屬238可以由TiNiAg制成并且厚度范圍可以為1-20 μ m。焊球236可以由可焊接材料制成并且尺寸范圍可以為20-500 μ m?？商鎿Q地，可以使用扁平焊盤代替 焊球。第一金屬層(第I金屬)230可以由沉積在漂移區(qū)206頂部上的傳導(dǎo)材料(導(dǎo)電材料,conductive material)如招制成。漂移區(qū)206可以包括MOSFET的源極區(qū)、漏極區(qū)和柵極區(qū)。第I金屬(230)可以由若干絕緣部分(其每一個(gè)連接于晶體管的不同部分)構(gòu)成。例如，第I金屬(230)可以包括耦接于晶體管的源極區(qū)的第一金屬源極層、耦接于晶體管的漏極區(qū)的第一金屬漏極層、以及耦接于柵極區(qū)的第一金屬柵極層。晶體管的源極、漏極、和柵極接點(diǎn)設(shè)置在第I金屬(230)下面以使第I金屬(230)的不同部分連接于恰當(dāng)部件。第I金屬和第2金屬的厚度范圍可以為0. 8-15 μ mo第I金屬(230)和第2金屬(234)通過通孔層232連接。通孔層232包括不同的通道或通孔以連接具有不同埋入結(jié)構(gòu)的上部沉積層(upper deposited layer),如參考圖2B進(jìn)一步描述的。通孔層232的厚度范圍為0.5-2 μ m。第二金屬層(第2金屬)234可以由傳導(dǎo)材料如鋁制成，其沉積在通孔232的頂部上并具有通過通孔至源極區(qū)、柵極和漏極區(qū)的連接，其可滲透至第I金屬(230)。第2金屬(234)可以包括耦接于晶體管的源極接點(diǎn)的第二金屬源極層、耦接于晶體管的漏極接點(diǎn)的第二金屬漏極層、以及耦接于柵極接點(diǎn)的第二金屬柵極層。焊球236可以電連接至第2金屬(234)的任一部分，這取決于焊球236是否是用于源極區(qū)、柵極、或漏極區(qū)的電接點(diǎn)。至MOSFET的源極、漏極和柵極連接設(shè)置在第I金屬(230)下方，并且至外部端子的源極、漏極和柵極接點(diǎn)設(shè)置在第2金屬(234)上方。至外部端子的源極、漏極和柵極接點(diǎn)可以利用隆起焊盤或焊球236完成。由于漏極和源極之間的距離非常短，所以Rds(on)被減小。通過傳導(dǎo)通路確定RDS(0n)，其中的傳導(dǎo)通路從漏極接點(diǎn)焊球垂直地延伸至襯底214、橫向地穿過襯底214、并且通過漂移區(qū)206從襯底214垂直地延伸至源極接點(diǎn)焊球。圖2B是通孔層232的圖示，該通孔層232包括源極通孔層232A、漏極通孔層232B和柵極通孔層232C。源極通孔層232A包括開口，其允許第2金屬(234)層的不同部分(未示出)接觸第I金屬(230)層的恰當(dāng)部分。例如，通孔層232包括源極通孔層232A，其提供連接于源極區(qū)的第I金屬(230)的部分和連接于源極接點(diǎn)的第2金屬的部分(未示出)之間的電接觸。類似地，通孔層232包括漏極通孔層232B，其提供連接于漏極的第I金屬(230)的部分和連接于漏極接點(diǎn)的第2金屬的部分(未示出)之間的電接觸。通孔層232還包括柵極通孔層232C，其提供連接于柵極的第I金屬(230)的部分和連接于柵極接點(diǎn)的第2金屬的部分(未示出)之間的電連接。第I金屬(230)和第2金屬(未示出)可以如圖IB所示進(jìn)行交疊以縮短電流在源極和漏極區(qū)之間行進(jìn)(例如傳導(dǎo)通路)的平均距離?？s短源極和漏極之間的傳導(dǎo)通路減小了 Rds(OH)。圖2C示出了第I金屬(230)層，其具有第I金屬源極230A、第I金屬漏極230B和第I金屬柵極230C。第I金屬源極230A電連接于源極區(qū)112并對(duì)晶體管100提供源電流。第I金屬漏極230B電連接于晶體管100的漏極120，而第I金屬柵極230C電連接于晶體管100的柵極110。第I金屬源極230A和第I金屬漏極230B可以布置成由小于250 μ m的距離分隔開的條形。圖2D，其示出了與圖2C相同的圖案，示出了在包括漏極區(qū)位置233A和源極區(qū)位置233B的WLCSP 200中的源極和漏極區(qū)的布置。第2金屬源極230A、第I金屬漏極230B和第I金屬柵極230C層(圖2C所示的)連接于圖2E所示的相應(yīng)第2金屬源極(234A)、第2金屬漏極(234B)和第2金屬柵極(234C)區(qū)，這取決于圖2B中的通孔布置。圖2E是具有一種雙金屬漏極接點(diǎn)WLCSP的一個(gè)實(shí)施方式的透視圖，該WLCSP包括 第2金屬(234)層(具有第2金屬源極234A、第2金屬漏極234B、和第2金屬柵極234C)，以及焊球236。焊球236電連接于第2金屬源極234A、第2金屬漏極234B和第2金屬柵極234C。在一個(gè)實(shí)施方式中，三個(gè)焊球236電連接于第2金屬源極234A，兩個(gè)焊球236電連接于第2金屬漏極234B,以及一個(gè)焊球236電連接于第2金屬柵極234C。第2金屬的一個(gè)目的是聚集來自第I金屬的電流并具有足夠大的尺寸以配合在上面的焊球236。第I金屬(230)和第2金屬(234)彼此電絕緣并且置于彼此上方以使第I金屬源極、第2金屬源極、第I金屬漏極、和第2金屬漏極層交疊。交疊第I金屬和第2金屬層的這些不同部分縮短源極至漏極距離(傳導(dǎo)通路)，導(dǎo)致減小的Rds (on)。而且，由于至晶體管的電接觸經(jīng)由焊球236形成并且焊球236都設(shè)置在WLCSP的相同側(cè)面上，所以減小Rds (on)改善了 WLCSP的性能。在一個(gè)實(shí)施方式中，WLCSP器件的背面金屬為O. 7 μ m，并且WLCSP器件的Rds (on)在該器件被接通時(shí)小于11. 5ηιΩ-πιπι2。圖3Α示出了利用襯底通孔的一種雙金屬WLCSP 300的剖視圖，該WLCSP 300包括漂移區(qū)306、襯底314、第一金屬層(第I金屬)330、通孔332、第二金屬層(第2金屬)334、接點(diǎn)焊球336、硅通孔(TSV) 340、部分襯底通孔(PSV) 342、以及背面金屬344。在一些實(shí)施方式中，沒有使用PSV 342，并且WLCSP 300包括TSV 340同時(shí)沒有PSV 342。漂移區(qū)306可以是η-型外延漂移區(qū)，其位于襯底314的頂部上，襯底314可以是重?fù)诫s的η+區(qū)。襯底314的厚度范圍可以為1-200 μ m并且位于背面金屬344上方。背面金屬344可以由傳導(dǎo)材料如銅制成，并且厚度范圍可以為1-20 μ m。焊球336可以由可焊接材料制成并且尺寸范圍可以為20-500 μ m。第一金屬層(第I金屬)330可以由沉積在漂移區(qū)306的頂部上的傳導(dǎo)材料如鋁制成，其可以包括晶體管的源極、漏極和接點(diǎn)。第I金屬(330)可以由分別連接于晶體管的不同部分的若干絕緣部分構(gòu)成。例如，第I金屬(330)可以包括耦接于晶體管的源極區(qū)的第一金屬源極層、耦接于晶體管的漏極區(qū)的第一金屬漏極層、和耦接于柵極區(qū)的第一金屬柵極層。晶體管的源極、漏極和柵極接點(diǎn)設(shè)置在第I金屬(330)下方以使第I金屬(330)的不同部分連接于恰當(dāng)部件。第I金屬和第2金屬的厚度范圍可以為O. 8-15 μ m。
第I金屬(330)和第2金屬(334)通過通孔層332連接。通孔層332包括不同的通道或通孔以連接具有不同的在下結(jié)構(gòu)(underlying structure)(例如第I金屬層)的上部沉積層(例如第2金屬層)，如參考圖2B進(jìn)一步描述的。通孔層332的厚度范圍也為
O.5-2 μ m。第二金屬層(第2金屬)334可以由沉積的通孔層332頂部的傳導(dǎo)材料如招制成，并且具有通過到第I金屬(330)的通孔至源極區(qū)、柵極和漏極區(qū)的連接。第2金屬(334)可以包括耦接于晶體管的源極接點(diǎn)的第二金屬源極層、耦接于晶體管的漏極接點(diǎn)的第二金屬漏極層、和耦接于柵極接點(diǎn)的第二金屬柵極層。焊球236可以電連接于第2金屬(334)的任一個(gè)部分，這取決于焊球336是否是用于源極區(qū)、柵極或漏極區(qū)的電接觸。至晶體管(例如MOSFET)的源極、漏極和柵極連接設(shè)置在第I金屬(330)下面并且至外部端子的源極、漏極和柵極接點(diǎn)設(shè)置在第2金屬(334)上方。至外部端子的源極、漏極和柵極接點(diǎn)可以利用扁平表面焊盤、隆起焊盤或焊球336完成。由于漏極和源極區(qū)之間的距離短，所以RDS(0n)減小。通過傳導(dǎo)通路確定Rds (on)，該傳導(dǎo)通路通過TSV 340從漏極接點(diǎn)垂直地延伸至襯底314，橫向地穿過襯底314，通過PSV 342從襯底314垂直地延伸至漂移區(qū)306，以及從PSV342垂直地延伸至源極接點(diǎn)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，在使用TSV 340但不使用PSV 342的情、況下，傳導(dǎo)通路通過TSV 340從漏極接點(diǎn)垂直地延伸至背面金屬344，橫向地穿過背面金屬344，并從背面金屬344垂直地延伸至源極接點(diǎn)。TSV 340形成在襯底314中并且連接于漏極區(qū)120和背面金屬344，該背面金屬344設(shè)置在與源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)相反的襯底314的側(cè)面上。TSV 340形成通過襯底的所有路徑并因此厚度與襯底相同。因此，如果襯底為1-500 μ m厚，則TSV 340將為1-500μπι長。每一個(gè)TSV 340的直徑范圍為5-50 μ m并且間距(pitch)范圍為10-100 μ m。每一個(gè)TSV 340用傳導(dǎo)金屬例如鋁或銅填充。由于背面金屬344和TSV 340 二者都是傳導(dǎo)的(銅，例如)，所以Rds(on)可以被顯著減小，因?yàn)樵谶@個(gè)實(shí)施方式中，傳導(dǎo)通路包括TSV 340和背面金屬344，二者都具有低的電阻。該TSV 340通過提供低電阻傳導(dǎo)通路而改善了電性能。PSV 342形成在源極區(qū)112下方的襯底314中并連接至背面金屬344，但不連接至源極區(qū)112。PSV 342的長度范圍可以為襯底314的1%厚度至襯底314的99%厚度。在一個(gè)實(shí)施方式中，PSV 342的長度為襯底的99%厚度并且從背面金屬344朝向源極區(qū)延伸襯底314厚度的一半距離。在一些實(shí)施方式中，PSV 342的長度設(shè)置成使得PSV 342透過襯底的距離在沒有透過漂移層的情況下被最大化。每一個(gè)PSV 342的直徑范圍為5-50 μ m并且間距范圍為10-100 μ m。每個(gè)PSV 342用傳導(dǎo)材料例如鋁或銅填充。圖3C示出了一種可替換實(shí)施方式，其中WLCSP 370包括TSV 340但不包括第I金屬(330)、通孔332和第2金屬(334)。在這個(gè)實(shí)施方式中，WLCSP 300包括漂移區(qū)306、襯底314、接點(diǎn)焊球336、TSV 340、PSV342、以及背面金屬344。在一些實(shí)施方式中，沒有使用PSV 342，并且WLCSP 370包括TSV同時(shí)沒有PSV 342。漂移區(qū)306可以是η-型外延漂移區(qū)，其位于襯底314的頂部，襯底314可以是重?fù)诫s的η+區(qū)。漂移區(qū)306可以包括源極、漏極和柵極區(qū)以及晶體管的接點(diǎn)。襯底314的厚度范圍可以為1-200 μ m并且位于背面金屬344上方。背面金屬344可以由傳導(dǎo)材料如銅制成，并且厚度范圍可以為1-20μπι。焊球336可以由可焊接材料制成并且尺寸范圍可以為20-400 μ m。焊球336可以電連接于晶體管(例如MOSFET)的源極、柵極或漏極區(qū)中的任一個(gè)。至外部端子的源極、漏極和柵極接點(diǎn)可以利用扁平表面焊盤、隆起焊盤或焊球336完成。TSV340、PSV 342和背面金屬344基本上與參考圖3A-3B討論的WLCSP中的一樣。TSV 340和/或PSV 342的使用減小了背面金屬和漂移區(qū)306之間的電阻。電阻系數(shù)被減小，因?yàn)門SV 340和/或PSV 342材料的電阻低于襯底314的電阻。Rds (on)通過傳導(dǎo)路徑確定，該傳導(dǎo)路徑通過TSV 340從漏極接點(diǎn)垂直地延伸至背面金屬344，橫向地穿過背面金屬344，并且從背面金屬344垂直地延伸至源極接點(diǎn)。使用TSV 340和PSV 342 二者還有助于減小漏極和源極之間的電阻。如果使用TSV 340和PSV 342 二者，則傳導(dǎo)通路可以具有若干支路。傳導(dǎo)通路的第一支路通過TSV 340從漏極接點(diǎn)垂直地延伸至背面金屬344，橫向地穿過背面金屬344，并從背面金屬344垂直地延伸至源極接點(diǎn)。傳導(dǎo)通路的第二支路通過TSV 340從漏極接點(diǎn)垂直地延伸至背面金屬344，橫向地穿過背面金屬344，并通過PSV 342從背面金屬344垂直地延伸至源極接點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，存在其他傳導(dǎo)通路，其根據(jù)每個(gè)部件的電阻和電壓電位形成。取決于構(gòu)造，傳導(dǎo)通路的Rlis(On)通過加合并聯(lián)或串聯(lián)的所有支路而確定。圖3B是利用襯底通孔的雙金屬漏極接點(diǎn)WLCSP 300的透視圖，其包括第2金屬(334)層(具有第2金屬源極334A、第2金屬漏極334B、和第2金屬柵極334C)、焊球336、 硅通孔(TSV)、和背面金屬344。焊球336電連接于第2金屬源極334A、第2金屬漏極334B、和第2金屬柵極334C。在一個(gè)實(shí)施方式中，三個(gè)焊球336電連接于第2金屬源極334A,兩個(gè)焊球336電連接于第2金屬漏極334B以及一個(gè)焊球336電連接于第2金屬柵極334C。插入第2金屬源極334A和第2金屬漏極334B的放置以縮短源極和漏極區(qū)之間的距離，以使傳導(dǎo)通路縮短并因此減小Rds (on)。還散布(intersperse)第I金屬源極330A和第I金屬漏極330B的放置以縮短源極和漏極之間的距離。第I金屬(330)和第2金屬(334)彼此電絕緣并置于彼此上方，使得第I金屬源極、第2金屬源極、第I金屬漏極和第2金屬漏極層交疊。交疊第I金屬和第2金屬層的這些不同部分縮短源極至漏極距離(傳導(dǎo)通路)，導(dǎo)致減小的Rds (on)。漏極120還通過TSV340連接于背面金屬344，這減小傳導(dǎo)通路的電阻并且減小Rds(OH)。而且，由于至晶體管電接點(diǎn)經(jīng)由焊球336制成并且焊球336都設(shè)置在WLCSP的相同側(cè)面上，所以減小Rds (on)改善了 WLCSP的性能。在一個(gè)實(shí)施方式中，WLCSP器件的背面金屬為10 μ m,并且WLCSP器件的Rds (on)在該器件被接通時(shí)低于8m Ω-mm2。圖4A和圖4B示出了使用緊密連接于漂移區(qū)的金屬(如銅)的一種雙金屬漏極接點(diǎn)WLCSP 400的剖視圖，該WLCSP 400包括漂移區(qū)406 (在漂移區(qū)和銅層之間的薄插入襯底元件沒有示出)、載體414、第一金屬層(第I金屬)430、通孔432、第二金屬層(第2金屬)434、接點(diǎn)焊球436、和緊密連接于漂移區(qū)的第三金屬(銅層)452。銅層452可以沉積或鍍覆在非常薄的襯底(厚度范圍為1-15 μ m)上，該襯底的頂部上具有外延漂移區(qū)Gpidrift region)。圖4B是圖4A中指示為450的圓形區(qū)的爆炸圖。漂移區(qū)406可以是在薄襯底部分(1-15μπι)(未示出)的頂部上的外延η-型漂移區(qū)。載體414，其厚度范圍可以為10-200 μ m，機(jī)械地支持在頂部上形成的層和結(jié)構(gòu)并且可以具有預(yù)定的熱、電和機(jī)械性能以適用于具體應(yīng)用。載體414可以是陶瓷、硅、玻璃或金屬等。例如，載體414可以是由絕緣材料如陶瓷制成的晶圓，其具有高的導(dǎo)熱性。在其他一些實(shí)施方式中，熱沉也可以直接或間接地附著于載體414以改善WLCSP的熱性能。載體414也可以具有基本上匹配在頂部上形成的結(jié)構(gòu)或?qū)拥臒崤蛎浵禂?shù)的熱膨脹系數(shù)。焊球436可以由可焊接材料制成并且尺寸范圍可以為20-250 μ m。
第一金屬層(第I金屬)430可以由沉積在漂移區(qū)406頂部上的傳導(dǎo)材料如鋁制成，該漂移區(qū)406可以包括晶體管(例如MOSFET)的源極、漏極和接點(diǎn)。第I金屬(430)可以由分別連接于晶體管的不同部分的若干絕緣部分構(gòu)成。例如，第I金屬(430)可以包括耦接于晶體管的源極區(qū)的第一金屬源極層、耦接于晶體管的漏極區(qū)的第一金屬漏極層、和耦接于柵極區(qū)的第一金屬柵極層。晶體管的源極、漏極和柵極接點(diǎn)設(shè)置在第I金屬(430)下方以使第I金屬(430)的不同部分連接于恰當(dāng)部件。第I金屬和第2金屬的厚度的范圍可以為O. 8-15 μ mo第I金屬(430)和第2金屬(434)通過通孔層432連接。通孔層432包括不同通道或通孔以連接具有不同埋入結(jié)構(gòu)(例如第I金屬層)的上部沉積層(例如第2金屬層)，如參考圖2Β進(jìn)一步描述的。通孔層432的厚度范圍也為O. 5-2 μ m。第二金屬層(第2金屬)434可以由沉積在通孔432頂部上的傳導(dǎo)材料如鋁制成，并且具有通過連接于第I金屬(430)的通孔至源極、柵極和漏極的連接。第2金屬(434)可以包括耦接于晶體管的源極接點(diǎn)的第二金屬源極層、耦接于晶體管的漏極接點(diǎn)的第二金屬漏極層、和耦接于柵極接點(diǎn)的第二金屬柵極層。焊球436可以電連接于第2金屬(434)的任一部分,這取決于焊球436是否是用于源極、柵極或漏極的電接觸。至晶體管的源極、漏極和柵極連接設(shè)置在第I金屬 (430)下方并且至外部端子的源極、漏極和柵極接點(diǎn)設(shè)置在第2金屬(434)上方。至外部端子的源極、漏極和柵極接點(diǎn)可以利用焊盤、隆起焊盤或焊球436完成。由于漏極和源極之間的距離短，所以RDS(0n)減小。RDS(0n)通過傳導(dǎo)通路確定，該傳導(dǎo)通路從漏極接點(diǎn)垂直地延伸至第三金屬452，橫向地穿過第三金屬452，并通過漂移區(qū)406從第三金屬452垂直地延伸至源極接點(diǎn)。金屬層(銅層)452(其緊密地連接于漏極漂移區(qū))直接形成在源極、漏極和柵極接點(diǎn)層下方。在一個(gè)實(shí)施方式中，銅層452沉積在這樣的結(jié)構(gòu)上，其包括晶體管(例如MOSFET)、第I金屬、第2金屬和通孔，同時(shí)該結(jié)構(gòu)是倒轉(zhuǎn)的。在其他實(shí)施方式中，金屬層452可以附著于載體414,其是在它的頂部上具有一個(gè)銅層的虛擬晶圓(dummy wafer) 載體414可以結(jié)合至包含具有銅背面金屬層452、漂移區(qū)406、第I金屬(430)、通孔432、第2金屬(434)、和接點(diǎn)焊球436的結(jié)構(gòu)的第一晶圓。載體414結(jié)合至具有剛才描述的結(jié)構(gòu)的這這種晶圓，使得金屬層452機(jī)械地粘結(jié)至第二晶圓。第二晶圓也可以具有銅金屬層，以使該金屬層452粘結(jié)至第一晶圓的銅背面金屬層。金屬層452對(duì)晶體管器件(例如MOSFET)提供低電阻傳導(dǎo)通路122。由于金屬層452具有低電阻并且緊密連接于晶體管，所以這種構(gòu)造的Rds (on)低。在一個(gè)實(shí)施方式中，WLCSP器件的背面金屬為O. 7 μ m，并且WLCSP器件的Rds (on)在該器件被接通時(shí)低于7mQ-mm2。TSV 340(未示出)通過對(duì)穿過漂移區(qū)406的傳導(dǎo)提供低電阻通路而改善電性能。圖4C示出了使用緊密連接于漂移區(qū)的金屬(如銅)和襯底通孔的一種雙金屬漏極接點(diǎn)WLCSP 470的可替換實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，WLCSP 470包括漂移區(qū)(在漂移區(qū)和銅層之間的薄插入襯底元件未示出)、載體414、第一金屬層(第I金屬)430、通孔432、第二金屬層(第2金屬)434、接點(diǎn)焊球436、緊密連接于漂移區(qū)的第三金屬(銅層)452、以及TSV 440 (示出了兩個(gè))。漂移區(qū)406、載體414、第一金屬層(第I金屬)430、通孔432、第二金屬層(第2金屬)434、接點(diǎn)焊球436、和第三金屬(銅層)452 (其緊密連接于漂移區(qū))基本上與參考圖4A-4B討論的WLCSP的相同。TSV 440將第I金屬(430)連接于嵌入的第三金屬(銅層)452。TSV 440也與參考圖3A-3B討論的WLCSP的基本上相同。TSV440的使用減小了漏極和源極之間的電阻。Rds (on)通過傳導(dǎo)通路確定,該傳導(dǎo)通路可以具有若干支路。傳導(dǎo)通路的第一支路使用TSV 440并通過TSV 440從漏極接點(diǎn)垂直地延伸至嵌入的第三金屬層452，橫向地穿過嵌入的第三金屬層452，并通過TSV 440從嵌入的第三金屬層452垂直地延伸至源極接點(diǎn)。第二支路具有比第一支路更高的電阻，因?yàn)槠茀^(qū)的電阻高于TSV 440的電阻。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，存在其他傳導(dǎo)通路，它們根據(jù)WLCSP中的各個(gè)部件的電阻和電壓電位形成。所有傳導(dǎo)通路的Rds (on)通過加合并聯(lián)或串聯(lián)(取決于構(gòu)造)的所有支路而確定。圖5是示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，一種制造對(duì)于具有在相同側(cè)面上的源極和漏極接點(diǎn)和減小的Rds(on)的垂直晶體管(例如MOSFET)器件的在圖2A-2E中呈現(xiàn)的WLCSP的方法的流程圖。該方法利用襯底214的操作502中開始，襯底214可以具有輕度摻雜的N外延層。在操作505中，垂直晶體管的部件如源極區(qū)、漏極區(qū)、柵極區(qū)、以及漂移區(qū)直接形 成在襯底214上。晶體管的這些部件(參考圖I描述的)可以利用已知的制作技術(shù)形成。接下來在操作510中，第一金屬層230形成在垂直晶體管的部件上方。第一金屬層230包括耦接(電連接)于晶體管源極區(qū)的第一金屬源極層和耦接(電連接)于晶體管的漏極區(qū)的第一金屬漏極層。第一金屬源極層和第一漏極層彼此電絕緣。第一金屬層230還可以包括第一金屬柵極層，其耦接(電連接)于柵極但與第一金屬源極層和第一金屬漏極層二者電絕緣。接下來在操作515中，通孔層232在第一金屬層230上方形成。通孔層232，其形成在第一金屬源極層、第一金屬漏極層和第一金屬柵極層上方，形成通孔圖案以形成至后續(xù)層(后面的層，subsequent layer)的正確連接。通孔層232可以通過沉積絕緣層、掩蔽該絕緣層然后蝕刻掉多個(gè)部分以形成通孔而形成。接下來在操作520中，第二金屬層234在通孔層232上方形成。第二金屬層234包括耦接(電連接)于第一金屬源極層的第二金屬源極層和耦接(電連接)于第一金屬漏極層的第二金屬漏極層。第二金屬源極層和第二金屬漏極層彼此電絕緣。第二金屬層234還可以包括第二金屬柵極層，其耦接(電連接)于柵極但與第二金屬源極層和第二金屬漏極層二者電絕緣。在操作510和515中形成的第一金屬源極層、第一金屬漏極層、第二金屬源極層、和第二金屬漏極層交疊。在操作525中，源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)形成在垂直晶體管的相同側(cè)面上。源極接點(diǎn)耦接(電連接)于第二金屬源極層，而漏極接點(diǎn)耦接(電連接)于第二金屬漏極層。這種方法形成具有縮短的Rds(on)的傳導(dǎo)通路的WLCSP。Rds (on)通過傳導(dǎo)通路確定，該傳導(dǎo)通路從漏極接點(diǎn)垂直地延伸至襯底，橫向地穿過襯底，并通過漂移區(qū)從襯底垂直地延伸至源極接點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施方式中，源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)形成為具有的Rds (on)在器件被接通時(shí)低于11.6πιΩ-_2。接下來在操作530中，所述器件在稱為單分(singulation)的工藝中切成多個(gè)較小的器件。該方法在WLCSP完成并備用于安裝到電路板上時(shí)在操作590中結(jié)束。操作590可以包括測(cè)試和掩蔽以及其他最終操作。一旦完成，WLCSP可以通過將它們的焊球特征輕按在電路板上并焊接而直接安裝到電路板上。圖6是示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，一種制造對(duì)于具有在相同側(cè)面上的源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)和減小的Rds(on)的垂直晶體管(例如MOSFET)器件的圖3A-3B呈現(xiàn)的使用襯底通孔(TSV)的WLCSP的方法的流程圖。該方法在提供襯底314(其可以具有輕度摻雜的N外延層)時(shí)的操作602中開始。接下來在操作605中，垂直晶體管的部件如源極區(qū)、漏極區(qū)、柵極區(qū)、以及漂移區(qū)直接形成在襯底314上。晶體管的這些部件(參考圖I描述的)可以利用已知的制作技術(shù)形成。接下來在操作610中，第一金屬層330在垂直晶體管的這些部件上方形成。第一金屬層330包括耦接(電連接)于垂直晶體管的源極區(qū)的第一金屬源極層和耦接(電連接)于垂直晶體管的漏極區(qū)的第一金屬漏極層。第一金屬源極層和第一金屬漏極層彼此電絕緣。第一金屬層330還可以包括第一金屬柵極層，其耦接(電連接)于柵極但與第一金屬源極層和第一金屬漏極層二者電絕緣。接下來在操作615中，通孔層332在第一金屬層(第I金屬)330上方形成。通孔層332 (其形成在第一金屬源極層、第一金屬漏極層和第一金屬柵極層上方)形成通孔圖案以形成至后續(xù)層的正確連接。通孔層332可以通過沉積絕緣層、掩蔽該絕緣層然后蝕刻掉多個(gè)部分以形成通孔而形成。接下來在操作620中，第二金屬層(第2金屬)334在通孔層332上方形成。第二金屬層334包括耦接(電連接)于第一金屬源極層的第二金屬源極層和耦接(電連接)于第一金屬漏極層的第二金屬漏極層。第二金屬源極層和第二金屬漏極層彼此電絕緣。第二金屬層334還可以包括第二金屬柵極層，其耦接(電連接)于柵極但與第二金屬源極層和第二金屬漏極層二者電絕緣。在操作610和615中形成的第一金屬源 極層、第一金屬漏極層、第二金屬源極層和第二金屬漏極層交疊。接下來在操作625中，形成TSV。TSV耦接(電連接)于垂直晶體管的漏極區(qū)以及垂直晶體管的背面金屬。晶體管的背面金屬設(shè)置在與源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)相反的晶體管的側(cè)面上。接下來在操作630中，部分襯底通孔(PSV)形成在晶體管的源極區(qū)下面并且也可以耦接(電連接)于背面金屬。操作625和630可以彼此獨(dú)立地使用或者一起使用。在圖6所示的實(shí)施方式中，在操作610中形成第I金屬和在操作620中形成第2金屬之后，TSV在操作625中形成。在這個(gè)實(shí)施方式中，TSV從晶圓的背面形成，因?yàn)榈贗金屬和第2金屬層干擾通過晶圓頂部形成TSV。然而，在一些可替換實(shí)施方式中，TSV在操作610中形成第I金屬和在操作620中形成第2金屬之前形成。在這些可替換實(shí)施方式中，操作625在操作610之前完成并且在一些情況下在操作605之前完成。而且，在這些可替換實(shí)施方式中，TSV從晶圓的頂部形成。由于在這些可替換實(shí)施方式中還沒有形成第I金屬和第2金屬層，所以用來形成TSV的工藝，其可以包括蝕刻和沉積，可以通過襯底的頂部實(shí)施，因?yàn)椴淮嬖诘贗金屬和第2金屬層并因此不會(huì)通過TSV形成工藝發(fā)生改變。仍然在其他可替換實(shí)施方式中，TSV可以在該方法的不同階段形成。在操作635中，接點(diǎn)236(源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)二者)形成在垂直晶體管的相同側(cè)面上。源極接點(diǎn)耦接(電連接)于第二金屬源極層并且漏極接點(diǎn)耦接(電連接)于第二金屬漏極層。這種方法形成具有減小Rds (on)的傳導(dǎo)通路的WLCSP。Rds (on)通過傳導(dǎo)通路確定，該傳導(dǎo)通路通過TSV從漏極接點(diǎn)垂直地延伸至襯底，橫向地穿過襯底，通過PSV從襯底垂直地延伸至漂移區(qū)，并從PSV垂直地延伸至源極接點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施方式中，源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)被形成為具有在器件被接通時(shí)低于8πιΩ-_2的RDS(on)。接下來在操作640中，這些器件在稱為單分的工藝中被切成多個(gè)較小器件。該方法在WLCSP完成并制備用于安裝到電路板上時(shí)在操作690中結(jié)束。操作690可以包括測(cè)試和掩蔽以及其他最終操作。一旦完成，WLCSP可以通過將它們的焊球特征輕按在電路板上并焊接而直接安裝到電路板上。圖7是根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，一種制造對(duì)于具有在相同側(cè)面上的源極和漏極接點(diǎn)和減小的Rds (on)的垂直晶體管(例如MOSFET)器件的如圖4A-4B中呈現(xiàn)的使用緊密連接于漏極漂移區(qū)的金屬如銅的WLCSP的方法的流程圖。該方法在提供襯底(其可以具有輕度摻雜N外延層)時(shí)的操作702中開始。在操作705中，垂直晶體管的部件如源極區(qū)、漏極區(qū)、柵極區(qū)以及漂移區(qū)形成在襯底上。晶體管的這些部件(其參考圖I描述的)可以利用已知的制作技術(shù)形成。接下來在操作710中，第一金屬層430在垂直晶體管的這些部件上方形成。第一金屬層430包括耦接(電連接)于垂直晶體管的源極區(qū)的第一金屬源極層和耦接(電連接)于垂直晶體管的漏極區(qū)的第一金屬漏極層。第一金屬源極層和第一金屬漏極層彼此電絕緣。第一金屬層430還可以包括第一金屬柵極層，其耦接(電連接)于柵極但與第一金屬源極層和第一金屬漏極層二者電絕緣。接下來在操作715中，通孔層432在第一金屬層(第I金屬)430上方形成。通孔層432 (其形成在第一金屬源極層、第一金屬漏極層和第一金屬柵極層上方)形成通孔圖案以形成至后續(xù)層的正確連接。通過沉積絕緣層、掩蔽該絕緣層然后蝕刻掉多個(gè)部分以形成通孔而形成通孔層432。接下來在操作720中，第二金屬層434(第2金屬)形成在通孔層432上方。第二金屬層432包括耦接(電連接)于第一金屬源極層的第二金屬源極層和耦接(電連接)于第一金屬漏極層的第二金屬漏極層。第二金屬源極層和第二金屬漏極層彼 此絕緣。第二金屬層434還可以包括第二金屬柵極層，其耦接(電連接)于柵極但與第二金屬源極層和第二金屬漏極層二者電絕緣。在操作710和715中形成的第一金屬源極層、第一金屬漏極層、第二金屬源極層、第二金屬漏極層交疊。在操作725中，金屬層452如銅或鋁形成在晶體管的源極和晶體管的漏極下方。在一個(gè)實(shí)施方式中，金屬層452(其可以是銅層)沉積在這樣的結(jié)構(gòu)上，該結(jié)構(gòu)包括晶體管(例如MOSFET)、第I金屬、第2金屬和通孔，同時(shí)該結(jié)構(gòu)是顛倒的。在一個(gè)可替換實(shí)施方式中，實(shí)施可選操作730。在操作730中，TSV 440形成在第I金屬(430)和嵌入的第三金屬層452之間。TSV 440將第I金屬連接至嵌入的第三金屬452。TSV 440可以在第三金屬層452形成之前或之后形成。TSV 440也可以在第I金屬(430)和/或第2金屬(434)形成之前或之后形成。在操作735中，載體414附著于金屬層452以提供對(duì)該結(jié)構(gòu)的支持。載體414可以通過導(dǎo)電粘合劑、或其他化學(xué)或機(jī)械附著方法粘結(jié)或附著至金屬層452?？梢允翘沾?、硅、玻璃或金屬等的載體414的厚度范圍可以為10-200 μ m，并且機(jī)械地支持在頂部上形成的層和結(jié)構(gòu)。接下來在操作740中，源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)形成在垂直晶體管的相同側(cè)面上。源極接點(diǎn)耦接(電連接)于第二金屬源極層并且漏極接點(diǎn)耦接(電連接)于第二金屬漏極層。這種方法形成具有減小的Rds (on)的傳導(dǎo)通路的WLCSP。Rds (on)通過傳導(dǎo)通路確定，該傳導(dǎo)通路從漏極接點(diǎn)垂直地延伸至第三金屬，橫向地穿過第三金屬，并通過漂移區(qū)從第三金屬垂直地延伸至源極接點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施方式中，源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)形成為在器件被接通時(shí)具有小于的Rds (on)。接下來在操作745中，器件在稱為單分的工藝中被分成多個(gè)較小的器件。該方法在WLCSP完成并備用于安裝到電路板上時(shí)在操作790中結(jié)束。操作790可以包括測(cè)試和掩蔽以及其他最終操作。一旦完成，WLCSP可以通過將它們的焊球特征輕按在電路板上并焊接而直接安裝到電路板上。盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是各種更改、變形、替換構(gòu)建、以及等同替換也涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。所描述的發(fā)明不限于某些具體實(shí)施方式
中的操作，而自由或隨意地在其他實(shí)施方式構(gòu)造范圍內(nèi)進(jìn)行操作，如對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該是顯而易見的，本發(fā)明的范圍不限于所描述的一系列處理和步驟。應(yīng)當(dāng)理解，本文中提供的所有材料類型僅用于舉例說明的目的。因此，本文中描述的實(shí)施方式中的一個(gè)或多個(gè)不同介電層可以包括任何合適的介電材料。同樣，雖然具體摻雜劑對(duì)于η-型和ρ-型摻雜進(jìn)行了指定，但是任何其他已知的η-型和ρ-型摻雜劑(或者這樣的摻雜劑的組合)可以用于半導(dǎo)體器件中。同樣，盡管本發(fā)明的器件參考特定類型的導(dǎo)電性(P或N)進(jìn)行了描述，但是這些器件通過恰當(dāng)更改可以用相同類型的摻雜劑的組合進(jìn)行構(gòu)造或者可以用相反類型的導(dǎo)電性(分別為N或P)進(jìn)行構(gòu)造。相應(yīng)地，本說明書和附圖應(yīng)被視為舉例說明性的而不是限制性的。然而，很明顯， 可以對(duì)其進(jìn)行增加、減少、去除、以及其他更改和變化而沒有背離如所附權(quán)利要求中提供的本發(fā)明的更寬精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，包括 垂直晶體管，其包括源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)，所述源極接點(diǎn)和所述漏極接點(diǎn)設(shè)置在所述垂直晶體管的相同側(cè)面上； 第一金屬層，其包括 耦接于所述垂直晶體管的源極區(qū)的第一金屬源極層；和 耦接于所述垂直晶體管的漏極區(qū)的第一金屬漏極層； 其中所述第一金屬源極層和所述第一金屬漏極層彼此電絕緣；以及 第二金屬層，其包括 耦接于所述源極接點(diǎn)和所述第一金屬源極層的第二金屬源極層；和 耦接于所述漏極接點(diǎn)和所述第一金屬漏極層的第二金屬漏極層； 其中所述第二金屬源極層和所述第二金屬漏極層彼此電絕緣； 設(shè)置在鄰近所述源極區(qū)的溝槽中的柵結(jié)構(gòu)； 鄰近所述溝槽和所述源極區(qū)設(shè)置的阱區(qū)； 鄰近且在所述阱區(qū)下方并且直接在襯底上設(shè)置的漂移區(qū)； 傳導(dǎo)通路，其從所述漏極接點(diǎn)基本上垂直地延伸至所述襯底，橫向地穿過所述襯底，并且通過所述漂移區(qū)從所述襯底垂直地延伸至所述源極接點(diǎn)； 其中所述第一金屬源極層、所述第一金屬漏極層、所述第二金屬源極層、和所述第二金屬漏極層交疊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述垂直晶體管是垂直MOSFET。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中 所述第一金屬層進(jìn)一步包括耦接于所述垂直晶體管的柵極區(qū)的第一金屬柵極層，其中所述第一金屬柵極層與所述第一金屬源極層和所述第一金屬漏極層電絕緣；以及 所述第二金屬層進(jìn)一步包括耦接于柵極接點(diǎn)和所述第一金屬柵極層的第二金屬柵極層，其中所述第二金屬柵極層與所述第二金屬源極層和所述第二金屬漏極層電絕緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述系統(tǒng)被接通時(shí)，所述傳導(dǎo)通路具有的在所述源極接點(diǎn)和所述漏極接點(diǎn)之間的漏源接通電阻Rds (on)小于11.6πιΩ-_2。
5.一種系統(tǒng),包括 垂直晶體管，其包括源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)，所述源極接點(diǎn)和所述漏極接點(diǎn)設(shè)置在所述垂直晶體管的相同側(cè)面上； 硅通孔(TSV)，其將所述垂直晶體管的漏極區(qū)耦接于背面金屬，所述背面金屬設(shè)置在與所述源極接點(diǎn)和所述漏極接點(diǎn)相反的所述襯底的側(cè)面上； 源極金屬通孔(PSV)，設(shè)置在所述垂直晶體管的源極區(qū)下方并耦接于所述背面金屬； 第一金屬層，其包括 耦接于所述垂直晶體管的所述源極區(qū)的第一金屬源極層；和 耦接于所述垂直晶體管的所述漏極區(qū)的第一金屬漏極層； 其中所述第一金屬源極層和所述第一金屬漏極層彼此電絕緣；以及 第二金屬層，其包括 耦接于所述源極接點(diǎn)和所述第一金屬源極層的第二金屬源極層；和 耦接于所述漏極接點(diǎn)和所述第一金屬漏極層的第二金屬漏極層；其中所述第二金屬源極層和所述第二金屬漏極層彼此電絕緣； 設(shè)置在鄰近所述源極區(qū)的溝槽中的柵結(jié)構(gòu)； 鄰近所述溝槽和所述源極區(qū)設(shè)置的阱區(qū)； 鄰近且在所述阱區(qū)下方并且直接在襯底上設(shè)置的漂移區(qū)； 傳導(dǎo)通路，其通過所述TSV從所述漏極接點(diǎn)基本上垂直地延伸至所述襯底，橫向地穿過所述襯底，通過所述PSV從所述襯底垂直地延伸至所述漂移區(qū)，并且從所述PSV垂直地延伸至所述源極接點(diǎn)； 其中所述第一金屬源極層、所述第一金屬漏極層、所述第二金屬源極層和所述第二金屬漏極層交疊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述PSV部分地穿過襯底并連接于所述背面金屬。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中 所述第一金屬層進(jìn)一步包括耦接于所述垂直晶體管的柵極區(qū)的第一金屬柵極層，其中所述第一金屬柵極層與所述第一金屬源極層和所述第一金屬漏極層電絕緣；以及 所述第二金屬層進(jìn)一步包括耦接于柵極接點(diǎn)和所述第一金屬柵極層的第二金屬柵極層，其中所述第二金屬柵極層與所述第二金屬源極層和所述第二金屬漏極層電絕緣。
8.一種系統(tǒng),包括 垂直晶體管，其包括源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)，所述源極接點(diǎn)和所述漏極接點(diǎn)設(shè)置在所述垂直晶體管的相同側(cè)面上； 硅通孔(TSV)，其將所述垂直晶體管的漏極區(qū)耦接于背面金屬，所述背面金屬設(shè)置在與所述源極接點(diǎn)和所述漏極接點(diǎn)相反的所述襯底的側(cè)面上； 第一金屬層，其包括 耦接于所述垂直晶體管的源極區(qū)的第一金屬源極層；和 耦接于所述垂直晶體管的漏極區(qū)的第一金屬漏極層； 其中所述第一金屬源極層和所述第一金屬漏極層彼此電絕緣；以及 第二金屬層，其包括 耦接于所述源極接點(diǎn)和所述第一金屬源極層的第二金屬源極層；和 耦接于所述漏極接點(diǎn)和所述第一金屬漏極層的第二金屬漏極層； 其中所述第二金屬源極層和所述第二金屬漏極層彼此電絕緣； 設(shè)置在鄰近所述源極區(qū)的溝槽中的柵結(jié)構(gòu)； 鄰近所述溝槽和所述源極區(qū)設(shè)置的阱區(qū)； 鄰近且在所述阱區(qū)下方并且直接在襯底上設(shè)置的漂移區(qū)； 傳導(dǎo)通路，其通過所述TSV從所述漏極接點(diǎn)基本上垂直地延伸至所述背面金屬，橫向地穿過所述背面金屬，從所述背面金屬垂直地延伸至所述源極接點(diǎn)； 其中所述第一金屬源極層、所述第一金屬漏極層、所述第二金屬源極層和所述第二金屬漏極層交疊。
9.一種系統(tǒng),包括 垂直晶體管，其包括源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)，所述源極接點(diǎn)和所述漏極接點(diǎn)設(shè)置在所述垂直晶體管的相同側(cè)面上；第一金屬層，其包括 耦接于所述垂直晶體管的源極區(qū)的第一金屬源極層；和 耦接于所述垂直晶體管的漏極區(qū)的第一金屬漏極層； 其中所述第一金屬源極層和所述第一金屬漏極層彼此電絕緣； 第二金屬層，其包括 耦接于所述源極接點(diǎn)和所述第一金屬源極層的第二金屬源極層；和 耦接于所述漏極接點(diǎn)和所述第一金屬漏極層的第二金屬漏極層； 其中所述第二金屬源極層和所述第二金屬漏極層彼此電絕緣；以及 設(shè)置在鄰近所述源極區(qū)的溝槽中的柵結(jié)構(gòu)； 鄰近所述溝槽和所述源極區(qū)設(shè)置的阱區(qū)； 鄰近且在所述阱區(qū)下方并且直接在第三金屬層上設(shè)置的漂移區(qū)；所述第三金屬設(shè)置在所述垂直晶體管的所述源極區(qū)和所述垂直晶體管的所述漏極區(qū)下方，所述第三金屬層設(shè)置在與所述源極接點(diǎn)和所述漏極接點(diǎn)相反的側(cè)面上的載體和垂直晶體管之間； 傳導(dǎo)通路，其從所述漏極接點(diǎn)基本上垂直地延伸至所述第三金屬，橫向地穿過所述第三金屬，并且通過所述漂移區(qū)從所述第三金屬垂直地延伸至所述源極接點(diǎn)； 其中所述第一金屬源極層、所述第一金屬漏極層、所述第二金屬源極層和所述第二金屬漏極層交疊。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中 所述第一金屬層進(jìn)一步包括耦接于所述垂直晶體管的柵極區(qū)的第一金屬柵極層，其中所述第一金屬柵極層與所述第一金屬源極層和所述第一金屬漏極層電絕緣；以及 所述第二金屬層進(jìn)一步包括耦接于柵極接點(diǎn)和所述第一金屬柵極層的第二金屬柵極層，其中所述第二金屬柵極層與所述第二金屬源極層和所述第二金屬漏極層電絕緣。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述第三金屬層緊密連接于通道區(qū)。
12.—種形成器件的方法，包括 形成垂直晶體管，所述垂直晶體管包括源極區(qū)、漏極區(qū)、柵結(jié)構(gòu)、阱區(qū)和漂移區(qū)，所述漂移區(qū)鄰近且在所述阱區(qū)下方并且直接在襯底上設(shè)置； 形成第一金屬層，所述第一金屬層包括 耦接于所述垂直晶體管的源極區(qū)的第一金屬源極層；和 耦接于所述垂直晶體管的漏極區(qū)的第一金屬漏極層； 其中所述第一金屬源極層和所述第一金屬漏極層彼此電絕緣； 形成第二金屬層，所述第二金屬層包括 耦接于所述源極接點(diǎn)和所述第一金屬源極層的第二金屬源極層；和 耦接于所述漏極接點(diǎn)和所述第一金屬漏極層的第二金屬漏極層； 其中所述第二金屬源極層和所述第二金屬漏極層彼此電絕緣； 其中所述第一金屬源極層、所述第一金屬漏極層、所述第二金屬源極層和所述第二金屬漏極層交疊；以及 在所述垂直晶體管的相同側(cè)面上形成源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)，所述源極接點(diǎn)耦接于所述第二金屬源極層并且所述漏極接點(diǎn)耦接于所述第二金屬漏極層；以及 形成傳導(dǎo)通路，所述傳導(dǎo)通路從所述漏極接點(diǎn)基本上垂直地延伸至所述襯底，橫向地穿過所述襯底，并且通過所述漂移區(qū)從所述襯底垂直地延伸至所述源極接點(diǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中 形成所述第一金屬層進(jìn)一步包括形成耦接于所述垂直晶體管的柵極區(qū)的第一金屬柵極層，其中所述第一金屬柵極層與所述第一金屬源極層和所述第一金屬漏極層電絕緣；以及 形成所述第二金屬層進(jìn)一步包括形成耦接于柵極接點(diǎn)和所述第一金屬柵極層的第二金屬柵極層，其中所述第二金屬柵極層與所述第二金屬源極層和所述第二金屬漏極層電絕緣。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括在所述第一金屬層上方形成通孔層，所述通孔層在所述第一金屬源極層和所述第一金屬漏極層上方形成通孔圖案。
15.一種形成具有在相同側(cè)面上的源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)的垂直晶體管器件的方法，包 括 形成硅通孔(TSV)，所述TSV將所述垂直晶體管的漏極區(qū)耦接于所述垂直晶體管的背面金屬，所述垂直晶體管的所述背面金屬設(shè)置在與所述源極接點(diǎn)和所述漏極接點(diǎn)相反的所述垂直晶體管的側(cè)面上； 形成部分襯底通孔(PSV)，所述PSV設(shè)置在所述垂直晶體管的源極區(qū)下方并耦接于所述背面金屬； 形成第一金屬層，所述第一金屬層包括 耦接于所述垂直晶體管的源極區(qū)的第一金屬源極層；和 耦接于所述垂直晶體管的漏極區(qū)的第一金屬漏極層； 其中所述第一金屬源極層和所述第一金屬漏極層彼此電絕緣； 形成第二金屬層，所述第二金屬層包括 耦接于所述源極接點(diǎn)和所述第一金屬源極層的第二金屬源極層；和 耦接于所述漏極接點(diǎn)和所述第一金屬漏極層的第二金屬漏極層； 其中所述第二金屬源極層和所述第二金屬漏極層彼此電絕緣； 其中所述第一金屬源極層、所述第一金屬漏極層、所述第二金屬源極層和所述第二金屬漏極層交疊；以及 在所述垂直晶體管的相同側(cè)面上形成源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)，所述源極接點(diǎn)耦接于所述第二金屬源極層并且所述漏極接點(diǎn)耦接于所述第二金屬漏極層； 形成柵結(jié)構(gòu)、阱區(qū)和漂移區(qū)，所述漂移區(qū)鄰近且在所述阱區(qū)下方并且直接在襯底上設(shè)置；以及 形成傳導(dǎo)通路，所述傳導(dǎo)通路通過所述TSV從所述漏極接點(diǎn)基本上垂直地延伸至所述襯底，橫向地穿過所述襯底，通過所述PSV從所述襯底垂直地延伸至所述漂移區(qū)，并且從所述PSV垂直地延伸至所述源極接點(diǎn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中 形成所述第一金屬層進(jìn)一步包括形成耦接于所述垂直晶體管的柵極區(qū)的第一金屬柵極層，其中所述第一金屬柵極層與所述第一金屬源極層和所述第一金屬漏極層電絕緣；以及 形成所述第二金屬層進(jìn)一步包括形成耦接于柵極接點(diǎn)和所述第一金屬柵極層的第二金屬柵極層，其中所述第二金屬柵極層與所述第二金屬源極層和所述第二金屬漏極層電絕緣。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括在所述第一金屬層上方形成通孔層，所述通孔層在所述第一金屬源極層和所述第一金屬漏極層上方形成通孔圖案。
18.一種形成具有在相同側(cè)面上的源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)的垂直晶體管器件的方法，包括 形成硅通孔(TSV)，所述TSV將所述垂直晶體管的漏極區(qū)耦接于所述垂直晶體管的背面金屬，所述垂直晶體管的所述背面金屬設(shè)置在與所述源極接點(diǎn)和所述漏極接點(diǎn)相反的所述垂直晶體管的側(cè)面上； 形成第一金屬層，所述第一金屬層包括 耦接于所述垂直晶體管的源極區(qū)的第一金屬源極層；和 耦接于所述垂直晶體管的漏極區(qū)的第一金屬漏極層； 其中所述第一金屬源極層和所述第一金屬漏極層彼此電絕緣； 形成第二金屬層，所述第二金屬層包括 耦接于所述源極接點(diǎn)和所述第一金屬源極層的第二金屬源極層；和 耦接于所述漏極接點(diǎn)和所述第一金屬漏極層的第二金屬漏極層； 其中所述第二金屬源極層和所述第二金屬漏極層彼此電絕緣； 其中所述第一金屬源極層、所述第一金屬漏極層、所述第二金屬源極層和所述第二金屬漏極層交疊；以及 在所述垂直晶體管的相同側(cè)面上形成源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)，所述源極接點(diǎn)耦接于所述第二金屬源極層并且所述漏極接點(diǎn)耦接于所述第二金屬漏極層； 形成柵結(jié)構(gòu)、阱區(qū)和漂移區(qū)，所述漂移區(qū)鄰近且在所述阱區(qū)下方并且直接在襯底上設(shè)置；以及 形成傳導(dǎo)通路，所述傳導(dǎo)通路通過所述TSV從所述漏極接點(diǎn)基本上垂直地延伸至所述背面金屬，橫向地穿過所述背面金屬，從所述背面金屬垂直地延伸至所述源極接點(diǎn)。
19.一種形成器件的方法，包括 形成垂直晶體管，所述垂直晶體管包括在相同側(cè)面上的源極區(qū)和漏極區(qū)； 形成第一金屬層，所述第一金屬層包括 耦接于所述垂直晶體管的源極區(qū)的第一金屬源極層；和 耦接于所述垂直晶體管的漏極區(qū)的第一金屬漏極層； 其中所述第一金屬源極層和所述第一金屬漏極層彼此電絕緣； 形成第二金屬層，所述第二金屬層包括 耦接于所述源極接點(diǎn)和所述第一金屬源極層的第二金屬源極層；和 耦接于所述漏極接點(diǎn)和所述第一金屬漏極層的第二金屬漏極層； 其中所述第二金屬源極層和所述第二金屬漏極層彼此電絕緣； 其中所述第一金屬源極層、所述第一金屬漏極層、所述第二金屬源極層和所述第二金屬漏極層交疊； 形成第三金屬層，所述第三金屬層設(shè)置在所述垂直晶體管的所述源極區(qū)和所述垂直晶體管的所述漏極區(qū)下方，所述第三金屬層設(shè)置在與所述源極區(qū)和所述漏極區(qū)相反的側(cè)面上的載體和所述晶體管之間；以及 在所述垂直晶體管的相同側(cè)面上形成源極接點(diǎn)和漏極接點(diǎn)，所述源極接點(diǎn)耦接于所述第二金屬源極層并且所述漏極接點(diǎn)耦接于所述第二金屬漏極層； 形成柵結(jié)構(gòu)、阱區(qū)和漂移區(qū)，所述漂移區(qū)鄰近且在所述阱區(qū)下方并且直接在襯底上設(shè)置；以及 形成傳導(dǎo)通路，所述傳導(dǎo)通路從所述漏極接點(diǎn)基本上垂直地延伸至所述第三金屬，橫向地穿過所述第三金屬，并且通過所述漂移區(qū)從所述第三金屬垂直地延伸至所述源極接點(diǎn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述傳導(dǎo)通路在所述第一金屬和所述第二金屬之間形成的長度小于250 μ m。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中 形成所述第一金屬層進(jìn)一步包括形成耦接于所述垂直晶體管的柵極區(qū)的第一金屬柵極層，其中所述第一金屬柵極層與所述第一金屬源極層和所述第一金屬漏極層電絕緣；以及 形成所述第二金屬層進(jìn)一步包括形成耦接于柵極接點(diǎn)和所述第一金屬柵極層的第二金屬柵極層，其中所述第二金屬柵極層與所述第二金屬源極層和所述第二金屬漏極層電絕緣。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，進(jìn)一步包括在所述第一金屬層上方形成通孔層，所述通孔層在所述第一金屬源極層和所述第一金屬漏極層上方形成通孔圖案。
全文摘要
制造具有晶體管的晶圓級(jí)芯片規(guī)模封裝(WLCSP)器件的系統(tǒng)和方法包括使用雙金屬漏極接點(diǎn)技術(shù)，其中的晶體管具有在該晶體管一個(gè)側(cè)面上的源極、漏極和柵極接點(diǎn)，同時(shí)仍然具有低漏源接通電阻RDS(on)的優(yōu)異電性能。該RDS(on)通過利用硅通孔(TSV)來形成漏極接點(diǎn)或通過利用緊密連接于漏極漂移區(qū)的銅層而被進(jìn)一步改善。
文檔編號(hào)H01L21/336GK102738036SQ20121008708
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者丹尼爾·M·金澤, 史蒂文·薩普, 吳鐘林, 奧斯博·喬, 比吉爾蒂斯·多斯多斯 申請(qǐng)人:飛兆半導(dǎo)體公司