Brevet FR3139942A1 — publié le 20240322

La présente invention concerne un procédé de fabrication d’un appareil à semi-conducteurs, selon un mode de réalisation comportant la formation d’une électrode sur une première surface principale d’un substrat semi-conducteur réalisé en un semi-conducteur composé ; la formation, à un emplacement où l’électrode est formée, d’un trou d’interconnexion qui pénètre dans la première surface principale et une deuxième surface principale du substrat semi-conducteur, un rapport d’une épaisseur du substrat semi-conducteur sur une valeur maximale d’une largeur d’une ouverture dans la deuxième surface principale étant supérieur à 1 ; la formation d’une électrode-côté arrière sur une deuxième surface principale du substrat semi-conducteur de manière à ce que l’électrode-côté arrière soit couplée électriquement à l’électrode dans le trou d’interconnexion ; la formation d’une couche isolante agencée au niveau d’au moins une couche au-dessus de l’ouverture ; et la formation d’une couche de brasure dans une couche au-dessus de l’électrode-côté arrière et de la couche isolante. Figure 1 APPAREIL À SEMI-CONDUCTEURS ET PROCÉDÉ DE FABRICATION D’UN APPAREIL À SEMI-CONDUCTEURS Domaine Les modes de réalisation décrits ici concernent généralement un appareil à semi-conducteurs et un procédé de fabrication d’un appareil à semi-conducteurs. Arrière-plan Dans un appareil à semi-conducteurs dans lequel un dispositif à semi-conducteurs, tel qu’un transistor ou autre, est formé sur un substrat semi-conducteur, un trou d’interconnexion allant de la surface arrière du substrat semi-conducteur au dispositif à semi-conducteurs peut être formé de manière à connecter électriquement une électrode-côté arrière formée sur la surface arrière au dispositif à semi-conducteurs. Lorsque l’appareil à semi-conducteurs présentant la structure ci-dessus est assemblé à un substrat de boîtier par brasage, si la brasure formée sur une électrode-côté arrière entre à l’intérieur d’un trou d’interconnexion, le rendement de fabrication peut être dégradé en raison de la déformation de l’électrode-côté arrière ou d’une électrode d’un dispositif à semi-conducteurs, causée par une lixiviation ou une séparation de la brasure à la surface de l’appareil à semi-conducteurs. La est une vue schématique en coupe transversale montrant un exemple de structure d’un appareil à semi-conducteurs selon un mode de réalisation. La est un diagramme expliquant un exemple d’un procédé de fabrication d’un appareil à semi-conducteurs selon un premier mode de réalisation. La est un diagramme expliquant un exemple d’un procédé de fabrication d’un appareil à semi-conducteurs selon un deuxième mode de réalisation. La est un diagramme expliquant un exemple d’un procédé de fabrication d’un appareil à semi-conducteurs selon un troisième mode de réalisation. Description détaillée Un procédé de fabrication d’un appareil à semi-conducteurs selon un mode de réalisation comprend la formation d’une électrode sur une première surface principale d’un substrat semi-conducteur réalisé en un semi-conducteur composé ; la formation, à un emplacement où l’électrode est formée, d’un trou d’interconnexion qui pénètre dans la première surface principale et une deuxième surface principale du substrat semi-conducteur, un rapport d’une épaisseur du substrat semi-conducteur sur une valeur maximale d’une largeur d’une ouverture dans la deuxième surface principale étant supérieur à 1 ; la formation d’une électrode-côté arrière sur une deuxième surface principale du substrat semi-conducteur de manière à ce que l’électrode-côté arrière soit couplée électriquement à l’électrode dans le trou d’interconnexion ; la formation d’une couche isolante agencée au niveau d’au moins une couche au-dessus de l’ouverture ; et la formation d’une couche de brasure dans une couche au-dessus de l’électrode-côté arrière et de la couche isolante. Ci-après, un appareil à semi-conducteurs et un procédé de fabrication d’un appareil à semi-conducteurs selon plusieurs modes de réalisation sont décrits, en référence aux dessins annexés. La est une vue schématique en coupe transversale montrant un exemple de structure d’un appareil à semi-conducteurs selon le premier mode de réalisation. L’appareil à semi-conducteurs du présent mode de réalisation comporte un dispositif à semi-conducteurs, par exemple un transistor, et comporte une couche de brasure SD, une électrode-côté arrière L2, un substrat semi-conducteur L1, une couche isolante L3, une première électrode E1, une deuxième électrode E2, et une troisième électrode E3. L’appareil à semi-conducteurs du présent mode de réalisation est assemblé à un substrat de boîtier PB par la couche de brasure SD. Dans le substrat de boîtier PB, une pluralité d’appareils à semi-conducteurs sont par exemple montés. Le substrat de boîtier PB est une plaque plate réalisée en un matériau conducteur, tel que le cuivre. La première électrode E1, la deuxième électrode E2 et la troisième électrode E3 sont agencées sur une surface avant (première surface principale) du substrat semi-conducteur L1. La première électrode E1, la deuxième électrode E2 et la troisième électrode E3 sont réalisées en or (Au), par exemple. Dans le présent mode de réalisation, la première électrode E1 est par exemple une électrode de drain du transistor, la deuxième électrode E2 est par exemple une électrode de grille du transistor, et la troisième électrode E3 est une électrode de source du transistor. Le substrat semi-conducteur L1 est un substrat réalisé en un semi-conducteur composé, qui est par exemple réalisé en carbonate de silicium (SiC), arséniure de gallium (GaAs) et nitrure de gallium de type n (GaN). Le substrat semi-conducteur L1 peut comporter plusieurs couches réalisées en un semi-conducteur composé. Le substrat semi-conducteur L1 comporte un trou d’interconnexion VH formé de manière à s’étendre dans une direction sensiblement parallèle à la direction de l’épaisseur X du substrat semi-conducteur L1. Le trou d’interconnexion VH pénètre du côté surface arrière au côté surface avant du substrat semi-conducteur L1, et une partie de la face arrière de la troisième électrode E3 (la surface du côté substrat semi-conducteur L1) est exposée à travers le trou d’interconnexion VH. En d’autres termes, la troisième électrode E3 est agencée sur l’ouverture du trou d’interconnexion VH du côté surface avant du substrat semi-conducteur L1. L’électrode-côté arrière L2 est formée entre la surface arrière du substrat semi-conducteur L1 (deuxième surface principale) et la couche de brasure SD. L’électrode-côté arrière L2 est couplée électriquement à la troisième électrode E3 dans le trou d’interconnexion VH du substrat semi-conducteur L1. L’électrode-côté arrière L2 est réalisée en or (Au), par exemple. La couche isolante L3 est réalisée en un matériau à faible mouillabilité de brasure, par exemple le dioxyde de silicium (SiO 2 ) ou le nitrure de silicium (SiN). La couche isolante L3 est agencée à une position entre l’électrode-côté arrière L2 et la couche de brasure SD de manière à ce que la couche isolante L3 recouvre l’électrode-côté arrière L2 au niveau du trou d’interconnexion VH du substrat semi-conducteur L1. Il n’est pas nécessaire que la couche isolante L3 recouvre la totalité de l’électrode-côté arrière L2 ; il suffit que la couche isolante L3 soit agencée de manière à ce qu’elle recouvre au moins une partie de l’électrode-côté arrière L2 agencée au niveau de l’ouverture du trou d’interconnexion VH du côté surface arrière et une couche supérieure à proximité de celle-ci. Dans l’exemple de la , la couche isolante L3 est agencée sur la surface latérale du trou d’interconnexion VH s’étendant dans une direction sensiblement parallèle à la direction de l’épaisseur X du substrat semi-conducteur L1, de manière à ce que la couche isolante L3 recouvre l’électrode-côté arrière L2. Si l’appareil à semi-conducteurs comporte la couche isolante L3 agencée de la manière décrite ci-dessus, étant donné qu’elle est réalisée en un matériau à faible mouillabilité de brasure, la brasure agencée sur la couche isolante L3 est rejetée par la couche isolante L3 et ne s’écoule pas à l’intérieur du trou d’interconnexion VH. Par conséquent, la couche de brasure SD n’entre pas à l’intérieur du trou d’interconnexion VH mais reste plutôt à proximité de l’ouverture du trou d’interconnexion VH du côté surface arrière. Dans l’appareil à semi-conducteurs du présent mode de réalisation, la brasure ne s’écoule pas dans la totalité de l’intérieur du trou d’interconnexion VH, mais l’ouverture du trou d’interconnexion VH du côté surface arrière est scellée par la couche de brasure SD, et un vide est ainsi formé à l’intérieur du trou d’interconnexion VH. Ce vide 10 est un espace entouré au moins par la couche de brasure SD et la couche isolante L3 dans le trou d’interconnexion VH, et dans le présent mode de réalisation, il s’agit d’un espace entouré par la couche de brasure SD, la couche isolante L3 et l’électrode-côté arrière L2. Dans l’appareil à semi-conducteurs du présent mode de réalisation, le rapport de l’épaisseur H du substrat semi-conducteur L1, sur une valeur maximale de la largeur W de l’ouverture du trou d’interconnexion VH (la longueur dans une direction sensiblement parallèle à la deuxième surface principale) (épaisseur H du substrat semi-conducteur L1/largeur W maximale de l’ouverture), est supérieur à 1. Par exemple, dans le cas où l’ouverture du trou d’interconnexion VH est approximativement circulaire, si le rapport d’aspect de la section transversale du trou d’interconnexion VH dans un plan approximativement parallèle à la direction de l’épaisseur X du substrat semi-conducteur L1 et passant par le centre de l’ouverture du trou d’interconnexion VH (épaisseur H du substrat semi-conducteur L1/diamètre W de l’ouverture) est égal ou inférieur à 1, en d’autres termes, si l’épaisseur H du substrat semi-conducteur L1 est égale ou inférieure au diamètre W de l’ouverture, la couche de brasure SD est susceptible d’entrer à l’intérieur du trou d’interconnexion VH même si la couche isolante L3 a été prévue. Cela est probablement dû au fait que si l’ouverture du trou d’interconnexion VH est grande et que l’épaisseur H du substrat semi-conducteur L1 est petite, lorsque le substrat semi-conducteur est assemblé au substrat de boîtier PB, une quantité de brasure pressée vers l’intérieur du trou d’interconnexion VH augmente, et une distance entre la surface arrière et la surface avant du trou d’interconnexion VH est courte, et la brasure peut à son tour facilement atteindre le côté surface avant du substrat semi-conducteur L1. Pour cette raison, il est souhaitable que le rapport d’aspect de la section transversale du trou d’interconnexion VH (épaisseur H du substrat semi-conducteur L1/diamètre W de l’ouverture) soit supérieur à 1. L’ouverture du trou d’interconnexion VH n’est pas limitée à une forme circulaire ; si la forme de l’ouverture n’est pas un cercle, il est souhaitable que le rapport de l’épaisseur H du substrat semi-conducteur L1 sur une valeur maximale de la largeur W de l’ouverture du trou d’interconnexion VH (épaisseur H du substrat semi-conducteur L1/largeur maximale de l’ouverture) soit supérieur à 1. Ensuite, un procédé de fabrication de l’appareil à semi-conducteurs est décrit en référence aux dessins La est un diagramme explicatif d’un exemple d’un procédé de fabrication d’un appareil à semi-conducteurs selon le premier mode de réalisation. Tout d’abord, un trou d’interconnexion VH est formé du côté surface arrière du substrat semi-conducteur L1. Par exemple, un masque de gravure (non montré) est utilisé, et une partie prédéterminée du substrat semi-conducteur L1 est sélectivement éliminée, et un trou d’interconnexion VH est ainsi formé. Le masque de gravure est par exemple un film d’oxyde de silicium. Le trou d’interconnexion VH est par exemple formé via un procédé de gravure sèche au plasma à couplage inductif. Si le substrat semi-conducteur L1 est un substrat SiC par exemple, le trou d’interconnexion VH peut être formé en gravant une partie prédéterminée du substrat SiC à l’aide d’un gaz de gravure contenant du fluor. Le trou d’interconnexion VH est formé à une profondeur qui atteint la troisième électrode E3, en pénétrant dans le substrat semi-conducteur L1. Ensuite, une électrode-côté arrière L2 est formée sur le côté arrière du substrat semi-conducteur L1 (étape SA1). L’électrode-côté arrière L2 est par exemple formée par pulvérisation cathodique ou revêtement métallique. L’électrode-côté arrière L2 contient de l’or, par exemple. Puis, un film isolant est formé sur l’électrode-côté arrière L2, par exemple par un procédé de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) ou un procédé de dépôt de couche atomique (ALD) (étape SA2). Le film isolant est par exemple réalisé en dioxyde de silicium (SiO 2 ) ou en nitrure de silicium (SiN), et formé de manière à recouvrir l’électrode-côté arrière L2 dans le trou d’interconnexion VH. Ensuite, le film isolant est gravé dans la direction de l’épaisseur X du substrat semi-conducteur L1 par gravure sèche, par exemple par gravure ionique réactive (RIE), de manière à former une couche isolante L3 (étape SA3). En d’autres termes, le film isolant (couche isolante L3) est éliminé, à l’exception de la partie formée sur la surface latérale du trou d’interconnexion VH, en effectuant une gravure anisotrope dans la direction de l’épaisseur X du substrat semi-conducteur L1. Ensuite, une brasure est appliquée sur le côté face arrière de l’appareil à semi-conducteurs (l’électrode-côté arrière L2 et la couche isolante L3), et une couche de brasure SD est formée (étape SA4). À ce moment, la brasure est rejetée par la couche isolante L3, et il est donc possible d’empêcher la brasure de s’écouler dans le trou d’interconnexion VH. Par conséquent, un vide 10 entouré par la couche de brasure SD, la couche isolante L3 et l’électrode-côté arrière L2 est formé dans le trou d’interconnexion VH. Comme décrit ci-dessus, selon l’appareil à semi-conducteurs et le procédé de fabrication de l’appareil à semi-conducteurs selon le présent mode de réalisation, il est possible d’empêcher la couche de brasure SD d’entrer dans le trou d’interconnexion VH et d’améliorer le rendement de la fabrication de l’appareil à semi-conducteurs. Puis, un appareil à semi-conducteurs et un procédé de fabrication d’un appareil à semi-conducteurs selon le deuxième mode de réalisation sont décrits en détail, en référence aux dessins annexés. Dans la description qui suit, les mêmes composants que ceux du premier mode de réalisation décrit ci-dessus se verront attribuer les mêmes numéros de référence, et leurs descriptions détaillées seront omises. L’appareil à semi-conducteurs du présent mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation susmentionné par la structure de la couche isolante L3. La est un diagramme explicatif d’un exemple d’un procédé de fabrication d’un appareil à semi-conducteurs selon un deuxième mode de réalisation. Tout d’abord, comme dans le premier mode de réalisation susmentionné, un trou d’interconnexion VH est formé du côté surface arrière du substrat semi-conducteur L1. Ensuite, une électrode-côté arrière L2 est formée sur le côté arrière du substrat semi-conducteur L1 (étape SB1). L’électrode-côté arrière L2 est par exemple formée par pulvérisation cathodique ou revêtement métallique. L’électrode-côté arrière L2 contient de l’or, par exemple. Puis, un film isolant est formé sur l’électrode-côté arrière L2, par exemple par un procédé de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) ou un procédé de dépôt de couche atomique (ALD) (étape SB2). Le film isolant est par exemple réalisé en dioxyde de silicium (SiO 2 ) ou en nitrure de silicium (SiN), et formé de manière à recouvrir l’électrode-côté arrière L2 dans le trou d’interconnexion VH. Ensuite, le film isolant sur la surface arrière du substrat semi-conducteur L1 est polie par un appareil de polissage chimique et mécanique (CMP) pour former la couche isolante L3 (étape SB3). En d’autres termes, le film isolant est éliminé par le polissage, à l’exception de la partie formée à l’intérieur du trou d’interconnexion VH. Ensuite, une brasure est appliquée sur le côté face arrière de l’appareil à semi-conducteurs (l’électrode-côté arrière L2 et la couche isolante L3), et une couche de brasure SD est formée (étape SB4). À ce moment, la brasure est rejetée par la couche isolante L3, et il est donc possible d’empêcher la brasure de s’écouler dans le trou d’interconnexion VH. Par conséquent, un vide 10 entouré par la couche de brasure SD et la couche isolante L3 est formé dans le trou d’interconnexion VH. Comme décrit ci-dessus, selon l’appareil à semi-conducteurs et le procédé de fabrication de l’appareil à semi-conducteurs selon le présent mode de réalisation, il est possible d’empêcher la couche de brasure SD d’entrer dans le trou d’interconnexion VH et d’améliorer le rendement de la fabrication de l’appareil à semi-conducteurs. Puis, un appareil à semi-conducteurs et un procédé de fabrication d’un appareil à semi-conducteurs selon le troisième mode de réalisation sont décrits en détail, en référence aux dessins annexés. Dans la description qui suit, les mêmes composants que ceux du premier mode de réalisation décrit ci-dessus se verront attribuer les mêmes numéros de référence, et leurs descriptions détaillées seront omises. L’appareil à semi-conducteurs du présent mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation susmentionné par la structure de la couche isolante L3. La est un diagramme explicatif d’un exemple d’un procédé de fabrication d’un appareil à semi-conducteurs selon the troisième mode de réalisation. Tout d’abord, comme dans le premier mode de réalisation susmentionné, un trou d’interconnexion VH est formé du côté surface arrière du substrat semi-conducteur L1. Ensuite, une électrode-côté arrière L2 est formée sur le côté arrière du substrat semi-conducteur L1. L’électrode-côté arrière L2 est par exemple formée par pulvérisation cathodique ou revêtement métallique. L’électrode-côté arrière L2 contient de l’or, par exemple. Puis, un film isolant est formé sur l’électrode-côté arrière L2, par exemple par un procédé de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) et un procédé de dépôt de couche atomique (ALD) (étape SC1). Le film isolant est par exemple réalisé en dioxyde de silicium (SiO 2 ) ou en nitrure de silicium (SiN), et formé de manière à recouvrir l’électrode-côté arrière L2 dans le trou d’interconnexion VH. Ensuite, une résine photosensible est formée sur le film isolant, et la résine photosensible est exposée via un masque de soudure photosensible et développé, de sorte qu’un motif de réserve Lr soit formé sur le film isolant dans un trou d’interconnexion VH et sa portion périphérique (à proximité de l’ouverture) (étape SC2). Ensuite, le film isolant exposé du motif de réserve Lr est éliminé via un procédé de gravure sèche ou un procédé de gravure humide, et une couche isolante L3 est formée en éliminant le motif de réserve Lr (étape SC3). En d’autres termes, seul le film isolant disposé sous le motif de réserve Lr (le film isolant formé dans le trou d’interconnexion VH et à proximité de l’ouverture du trou d’interconnexion VH) subsiste et les autres parties de l’isolant sont éliminées par modelage. Ensuite, une brasure est appliquée sur le côté face arrière de l’appareil à semi-conducteurs (l’électrode-côté arrière L2 et la couche isolante L3), et une couche de brasure SD est formée (étape SC4). À ce moment, la brasure est rejetée par la couche isolante L3, et il est donc possible d’empêcher la brasure de s’écouler dans le trou d’interconnexion VH. Par conséquent, un vide 10 entouré par la couche de brasure SD et la couche isolante L3 est formé dans le trou d’interconnexion VH. Comme décrit ci-dessus, selon l’appareil à semi-conducteurs et le procédé de fabrication de l’appareil à semi-conducteurs selon le présent mode de réalisation, il est possible d’empêcher la couche de brasure SD d’entrer dans le trou d’interconnexion VH et d’améliorer le rendement de la fabrication de l’appareil à semi-conducteurs. Bien que certains modes de réalisation aient été décrits, ces modes de réalisation ont été présentés à titre d’exemple uniquement, et ne sont pas destinés à limiter la portée des inventions. En effet, les nouveaux modes de réalisation décrits dans le présent document peuvent être réalisés sous une variété d’autres formes ; en outre, diverses omissions, substitutions et changements de la forme des modes de réalisation décrits dans le présent document peuvent être effectués sans s’écarter de l’esprit de l’invention. Les revendications ci-jointes et leurs équivalents sont destinés à couvrir les formes ou les modifications qui entrent dans la portée et l’esprit des inventions. Procédé de fabrication d’un appareil à semi-conducteurs, comprenant : la formation d’une électrode sur une première surface principale d’un substrat semi-conducteur réalisé en un semi-conducteur composé ; la formation, à un emplacement où l’électrode est formée, d’un trou d’interconnexion qui pénètre dans la première surface principale et une deuxième surface principale du substrat semi-conducteur, dans lequel un rapport d’une épaisseur du substrat semi-conducteur sur une valeur maximale d’une largeur d’une ouverture dans la deuxième surface principale est supérieur à 1 ; la formation d’une électrode-côté arrière sur une deuxième surface principale du substrat semi-conducteur de manière à ce que l’électrode-côté arrière soit couplée électriquement à l’électrode dans le trou d’interconnexion ; la formation d’une couche isolante agencée au niveau d’au moins une couche au-dessus de l’ouverture ; et la formation d’une couche de brasure dans une couche au-dessus de l’électrode-côté arrière et de la couche isolante. Procédé de fabrication d’un appareil à semi-conducteurs selon la revendication 1, dans lequel la formation de la couche isolante comporte : la formation d’un film isolant sur l’électrode-côté arrière et la réalisation d’une gravure anisotrope sur le film isolant dans une direction de l’épaisseur du substrat semi-conducteur. Procédé de fabrication d’un appareil à semi-conducteurs selon la revendication 1, dans lequel la formation de la couche isolante comporte : la formation d’un film isolant sur l’électrode-côté arrière et le polissage du film isolant agencé sur une couche au-dessus de la deuxième surface principale du substrat semi-conducteur. Procédé de fabrication d’un appareil à semi-conducteurs selon la revendication 1, dans lequel la formation de la couche isolante comporte : la formation d’un film isolant sur l’électrode-côté arrière, la formation d’un motif de réserve qui recouvre une partie du film isolant formé dans le trou d’interconnexion et à proximité de l’ouverture, l’élimination du film isolant exposé du motif de réserve par gravure, et l’élimination du motif de réserve. Appareil à semi-conducteurs comprenant en outre : un substrat semi-conducteur ayant un trou d’interconnexion pénétrant dans une première surface principale et une deuxième surface principale ; une électrode agencée au-dessus d’un trou d’interconnexion sur la première surface principale du substrat semi-conducteur ; une électrode-côté arrière agencée sur la deuxième surface principale du substrat semi-conducteur et couplée électriquement à l’électrode dans le trou d’interconnexion ; et une couche isolante agencée sur l’électrode-côté arrière dans au moins une partie du trou d’interconnexion, dans lequel un rapport d’une épaisseur du substrat semi-conducteur sur une valeur maximale d’une largeur d’une ouverture du trou d’interconnexion est supérieur à 1. Appareil à semi-conducteurs selon la revendication 5, comprenant en outre : une couche de brasure agencée sur l’électrode-côté arrière et la couche isolante ; et un vide entouré au moins par la couche de brasure et la couche isolante dans le trou d’interconnexion.