[发明专利]一种功率器件与控制器件的集成工艺

权利要求书

1.一种功率器件与控制器件的集成工艺，其特征在于，包括如下步骤：

提供设置有功率器件的功率芯片和设置有控制电路的控制芯片；

于所述功率芯片的正面上和所述控制芯片的正面上均制备介质膜，并在所述介质膜中制备散热结构；

采用正面键合工艺将所述功率芯片垂直键合至所述控制芯片上形成一键合芯片后，对所述功率芯片的背面进行减薄工艺；

刻蚀所述键合芯片形成若干硅通孔，并于所述若干硅通孔中填充金属，以形成将所述功率器件与所述控制电路电连接的互连线，以及将所述功率器件、所述控制电路分别与所述键合芯片外部结构电连接的金属引线；

其中，所述功率器件包括源区电极和栅极电极，所述控制电路包括第一控制电极和第二控制电极；

所述工艺还包括：

于所述键合芯片上采用刻蚀工艺形成第一硅通孔、第二硅通孔和第三硅通孔，且所述第一硅通孔将所述栅极电极的部分表面和第一控制电极的部分表面均予以暴露，所述第二硅通孔将所述源区电极的部分表面予以暴露，所述第三硅通孔将所述第二控制电极的部分表面予以暴露；

于所述第一硅通孔、第二硅通孔以及第三硅通孔中均填充金属后形成所述互连线和所述金属引线，所述金属引线包括第一金属引线和第二金属引线；

其中，通过所述互连线将所述栅极电极和所述第一控制电极电连接，通过所述第一金属引线将所述源区电极与所述键合芯片外部结构电连接，通过所述第二金属引线将所述第二控制电极与所述键合芯片外部结构电连接。

2.如权利要求1所述的功率器件与控制器件的集成工艺，其特征在于，于所述功率芯片的正面上和所述控制芯片的正面上均制备介质膜，并在所述介质膜中制备散热结构的步骤包括：

于所述功率芯片的正面上形成第一介质膜后，对所述第一介质膜进行图形化工艺形成若干第一凹槽，并于所述若干第一凹槽中沉积导热材料形成第一散热结构；

于所述控制芯片的正面上形成第二介质膜后，对所述第二介质膜进行图形化工艺形成若干第二凹槽，并于所述若干第二凹槽中沉积导热材料形成第二散热结构。

3.如权利要求2所述的功率器件与控制器件的集成工艺，其特征在于，所述导热材料为银、铜或铝。

4.如权利要求1所述的功率器件与控制器件的集成工艺，其特征在于，所述工艺还包括：

于所述互连线、第一金属引线、第二金属引线的上表面分别形成金属电极。

5.如权利要求4所述的功率器件与控制器件的集成工艺，其特征在于，所述工艺还包括：

形成所述互连线、第一金属引线、第二金属引线后，沉积金属层以将所述功率芯片的背面予以覆盖；

继续沉积电极金属膜以将所述金属层的上表面予以覆盖；

部分刻蚀位于所述互连线和所述金属引线上方的所述电极金属膜和金属层，以在所述互连线上方形成第一金属电极、在所述第一金属引线上方形成第二金属电极、在所述第二金属引线上方形成第三金属电极。

6.如权利要求1所述的功率器件与控制器件的集成工艺，其特征在于，所述功率器件为垂直型功率MOSFET器件。

7.如权利要求6所述的功率器件与控制器件的集成工艺，其特征在于，所述功率芯片包括：

衬底；

位于所述衬底上表面的外延层；

位于所述外延层上表面的P阱衬底；

设置于所述P阱衬底内且延伸至所述外延层中的栅极沟槽；

位于所述栅极沟槽中的栅极结构，所述栅极结构包括沟槽栅氧化膜和覆盖所述沟槽栅氧化膜底部及其侧壁的沟槽多晶硅栅；

设置于所述栅极结构上方且与所述沟槽多晶硅栅电连接的所述栅极电极；以及

设置于所述栅极结构上方且通过介质层与所述栅极结构隔离的所述源区电极。

8.如权利要求7所述的功率器件与控制器件的集成工艺，其特征在于，所述工艺还包括：

对所述功率芯片的背面进行减薄工艺后，于所述功率芯片的背面沉积一层第三介质膜，对所述第三介质膜进行图形化工艺，以将所述功率芯片的部分表面予以暴露；

以所述第三介质膜为掩膜刻蚀所述功率芯片，以形成所述若干硅通孔。