发明名称 具元件嵌入于背面钻石层之半导体装置及其制造方法
摘要 本发明揭示一种半导体基板,其正面具有若干积体电路装置,其背面具有如钻石之一高导热层,并有电容器之类的元件嵌入该高导热层,且该等电容器利用穿过该基板的通道与该正面积体电路耦合。
申请公布号 TWI289349 申请公布日期 2007.11.01
申请号 TW092106045 申请日期 2003.03.19
申请人 英特尔公司 发明人 达米恩T. 希尔斯;普拉提克J. 杜加里;宾蓝
分类号 H01L27/04(2006.01) 主分类号 H01L27/04(2006.01)
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种半导体装置,其包括: 一半导体基板,其具有可在其上配置一主动装置层 的一正面,且具有一背面; 一钻石导热层,其与该半导体基板之该背面耦合; 一背面元件,其嵌入该钻石导热层内;以及 一通道,其电性连接该背面元件至该半导体基板之 该正面。 2.如申请专利范围第1项之半导体装置,其中该背面 元件包括一电容器。 3.如申请专利范围第1项之半导体装置,其中该背面 元件包括一电感器。 4.如申请专利范围第1项之半导体装置,其中该背面 元件包括一电阻器。 5.如申请专利范围第1项之半导体装置,其中该背面 元件包括一主动元件。 6.如申请专利范围第1项之半导体装置,其进一步包 括: 配置于该半导体基板之该正面的该主动装置层。 7.如申请专利范围第1项之半导体装置,其进一步包 括: 位于该钻石导热层上的一热介面材料层;以及 位于该热介面材料层上的一散热装置。 8.如申请专利范围第1项之半导体装置,其中该背面 元件包括: 复数层之背面元件层。 9.如申请专利范围第8项之半导体装置,其中该等复 数层之背面元件包括: 一第一电容器的一第一板状阳极以及一第一板状 阴极。 10.如申请专利范围第9项之半导体装置,其中该等 复数层之背面元件进一步包括: 位于该第一电容器上的一第二板状阳极以及一第 二板状阴极。 11.一种半导体装置,其包括: 一半导体晶粒,其具有一正面及一背面; 积体电路装置,其配置于该半导体晶粒之该正面上 ; 一材料层,其配置于该半导体晶粒之该背面,该材 料的一导热性大于150W/mK,及一电阻率大于1E9-cm; 以及 一电装置,其配置于该材料层内。 12.如申请专利范围第11项之半导体装置,其中该电 装置系藉由穿过该半导体晶粒的至少一通道与至 少一个该等积体电路装置耦合。 13.如申请专利范围第12项之半导体装置,其中该电 装置包括一电容器、一电感器以及一电阻器之至 少其中之一。 14.如申请专利范围第13项之半导体装置,其进一步 包括: 与该材料层耦合的一散热装置。 15.如申请专利范围第14项之半导体装置,其中该散 热装置包括使用一热介面材料层耦合至该材料层 的一散热片。 16.如申请专利范围第11项之半导体装置,其中该电 装置包括两层电装置。 17.如申请专利范围第11项之半导体装置,其中该电 装置包括一光电互连装置。 18.如申请专利范围第11项之半导体装置,其中该材 料包括钻石。 19.如申请专利范围第18项之半导体装置,其中该电 装置包括一电容器。 20.如申请专利范围第11项之半导体装置,其中该材 料的一导热性大于2000W/mK,及一电阻率大于1E15-cm 。 21.一种制造一半导体装置的方法,该方法包括: 在一半导体基板之一背面形成一第一层高导热材 料; 穿透该第一层高导热材料以及该半导体基板以形 成一孔; 在该孔中形成一通道; 在该半导体基板之该背面之该高导热材料层上形 成一第一装置,其与该通道电性连接; 于该第一装置上形成一第二层高导热材料层;以及 在该半导体基板之一正面形成一第二装置,其与该 通道电性连接。 22.如申请专利范围第21项之方法,其进一步包含: 将一散热装置与该第二层高导热材料耦合。 23.如申请专利范围第22项之方法,其中该散热装置 包括一散热片,且将该散热片与该第二层高导热材 料耦合,其包括将一层热介面材料置于该散热片与 该第二层高导热材料之间。 24.如申请专利范围第21项之方法,其中形成该第一 装置包括: 形成一阳极以及一阴极,且该第一装置包括一电容 器。 25.如申请专利范围第24项之方法,其中形成该阳极 与该阴极包括: 配置该阳极与该阴极,使其各具有复数个指状物, 与另一电极之指状物交错排列。 26.如申请专利范围第24项之方法,其中形成该阳极 以及该阴极包括: 形成该板状之阳极,并形成该板状之阴极,其中一 板位于另一板之上;以及 在该等二板之间形成一高导热材料中间层。 27.如申请专利范围第21项之方法,其中该高导热材 料包括钻石。 28.如申请专利范围第27项之方法,其中形成该等钻 石层包括化学气相沈积。 29.如申请专利范围第21项之方法,在形成该第二层 高导热材料后,以及在该正面上形成该第二装置前 ,进一步包括: 减少该半导体基板的厚度。 30.如申请专利范围第21项之方法,其中: 形成该孔之步骤包括形成复数个孔; 形成该通道之步骤包括在个别孔内形成复数个通 道;以及 形成该第一装置之步骤包括形成复数个装置,其与 该等通道的个别子集合电性连接。 31.如申请专利范围第21项之方法,其中形成该第一 装置包括: 配置一螺旋电感器。 32.如申请专利范围第21项之方法,其中形成该第一 装置包括: 配置一电阻器。 33.如申请专利范围第21项之方法,其中该高导热材 料的导热性大于150W/mK。 34.如申请专利范围第33项之方法,其中该高导热材 料的导热性大于2000W/mK。 35.如申请专利范围第33项之方法,其中该高导热材 料的电阻率大于1E9-cm。 36.如申请专利范围第35项之方法,其中该高导热材 料的导热性大于2000W/mK。 37.如申请专利范围第36项之方法,其中该高导热材 料的电阻率大于1E15-cm。 38.一种机器可存取媒体,其所包括的资料在由一半 导体制造工厂存取时,可引起该半导体制造工厂实 施如申请专利范围第21项之方法。 39.如申请专利范围第38项之机器可存取媒体,其中 该机器可存取媒体进一步包括可引起该半导体制 造工厂实施如申请专利范围第24项之方法的资料 。 40.如申请专利范围第39项之机器可存取媒体,其中 该机器可存取媒体包括一记录媒体。 41.如申请专利范围第39项之机器可存取媒体,其中 该机器可存取媒体包括一载波。 图式简单说明: 图1显示先前技术中熟知的一半导体基板(晶粒或 晶圆)。 图2显示先前技术中熟知的一半导体基板,其具有 一高导热材料层,如沈积于基板背面的钻石。 图3至7显示依据本发明之装置的不同制造阶段。 图8显示本发明的另一项具体实施例以及一散热装 置。 图9显示另一电容器结构,其可与本发明配合使用 。 图10至11显示电容器结构其他更多的具体实施例, 其可与本发明配合使用。 图12显示一电感器结构,其可与本发明配合使用。 图13显示一电阻器结构,其可与本发明配合使用。 图14显示本发明之示范性制造方法。
地址 美国