通过使用镍锡金属化堆叠体和扩散焊接实现的芯片到芯片堆叠的制作方法

本公开涉及一种用于制造半导体装置的方法以及半导体装置。

背景技术：

1、在许多电子系统中，有必要采用电压或电流转换器(例如ac/ac转换器、ac/dc转换器、dc/ac转换器、dc/dc转换器或频率转换器)，以生成供电子电路(例如，电机驱动电路)使用的电流、电压和/或频率。如前文所提及的转换器电路典型地包括一个或多个半桥电路，每个半桥电路由两个半导体功率开关(例如，功率mosfet装置，具体地，绝缘栅极双极晶体管(igbt)装置)以及另外的部件(例如，并联连接到晶体管装置的二极管，以及诸如电阻器、电感器和电容器的无源装置)提供。功率mosfet装置的开关可以由一个或多个半导体驱动器装置控制。

2、前述装置的组件在原则上可以通过将装置作为单独的部件安装并互连在印刷电路板(pcb)上来完成。然而，总的趋势是提供具有装置之间的短互连的集成半导体模块，以减少开关损耗和寄生电感。这样的已知的典型的半导体模块包括载体、设置在载体上方的至少一个半导体晶体管管芯、设置在载体上方的与半导体晶体管呈横向关系的至少一个半导体二极管管芯、以及包封层。半导体晶体管通过接合导线或通过形成在包封层中的电过孔连接结构与半导体二极管管芯电连接。然而，这些尽管非常短的电互连与可能影响装置的开关速度的不期望的寄生电感相关联。

3、一种解决方案可能是不将晶体管和二极管布置成彼此横向相邻，而是提供竖直的芯片到芯片堆叠体。然而，这需要为堆叠体内的互连层提供适当的材料和互连技术。

4、出于这些原因以及其他原因，存在对本公开的需求。

技术实现思路

1、本公开的第一方面涉及一种用于制造半导体装置的方法，包括：

2、提供衬底层堆叠体，该衬底层堆叠体包括具有金属上表面的衬底、设置在衬底上的第一含ni层、以及第一含ni层上的第一sn层；

3、在第一sn层上沉积第一半导体层堆叠体，该第一半导体层堆叠体包括第一nip层、设置在第一nip层上的第一半导体管芯、以及设置在第一半导体管芯上的第二nip层；

4、在第一半导体层堆叠体上沉积第二半导体层堆叠体，该第二半导体层堆叠体包括：

5、第二sn层、设置在第二sn层上的第二含ni层、以及设置在第二含ni层上的第二半导体管芯；以及

6、执行用于将第一半导体层堆叠体连接到衬底并且将第二半导体层堆叠体连接到第一半导体层堆叠体的扩散焊接工艺。

7、本公开的第二方面涉及一种半导体装置，该半导体装置包括：衬底，该衬底包括金属上表面；第一金属间化合物层，该第一金属间化合物层设置在衬底上，第一金属间化合物层包括ni、sn和p；第一半导体管芯，该第一半导体管芯设置在第一金属间化合物层上；第二金属间化合物层，该第二金属间化合物层设置在第一半导体管芯上，第二金属间化合物层包括ni、sn和p；第二半导体管芯，该第二半导体管芯设置在第二金属间化合物层管芯上。

技术特征：

1.一种用于制造半导体装置的方法(100)，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，

3.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，

4.根据前述权利要求中的任何一项所述的方法(100)，其中，

5.根据前述权利要求中的任何一项所述的方法(100)，其中，

6.根据前述权利要求中的任何一项所述的方法(100)，其中，

7.根据前述权利要求中的任何一项所述的方法(100)，其中，

8.根据前述权利要求中的任何一项所述的方法(100)，其中，

9.根据前述权利要求中的任何一项所述的方法(100)，其中，

10.一种半导体装置(10；20)，包括：

11.根据权利要求10所述的半导体装置(10；20)，其中，

12.根据权利要求10所述的半导体装置(10；20)，其中，

13.根据权利要求10至12中的任何一项所述的半导体装置(10；20)，其中，

14.根据权利要求10至13中的任何一项所述的半导体装置(10；20)，其中，

15.根据权利要求10至14中的任何一项所述的半导体装置(10；20)，其中，

技术总结本文公开了通过使用镍锡金属化堆叠体和扩散焊接实现的芯片到芯片堆叠。一种用于制造半导体装置的方法包括：提供衬底层堆叠体，其包括具有金属上表面的衬底、设置在衬底上的第一含Ni层、以及第一含Ni层上的第一Sn层(110)；在第一Sn层上沉积第一半导体层堆叠体，其包括：第一NiP层、设置在第一NiP层上的第一半导体管芯、以及设置在第一半导体管芯上的第二NiP层(120)；在第一半导体层堆叠体上沉积第二半导体层堆叠体，其包括：第二Sn层、设置在第二Sn层上的第二含Ni层、以及设置在第二含Ni层上的第二半导体管芯(130)；以及执行用于将第一半导体层堆叠体连接到衬底并且将第二半导体层堆叠体连接到第一半导体层堆叠体的扩散焊接工艺(140)。技术研发人员：S·亚卡纳丹,G·科夫勒,林发财,黄森勇受保护的技术使用者：英飞凌科技奥地利有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12