CN100428504C - 一种半导体器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种提高半导体器件接触电极表面质量的方法，该方法在芯片制造过程中采用电极上生长一层保护层，在完成金属退火后将保护层去除。这样在电极上有保护层保护，避免了在工艺过程或退火过程中电极被杂质沾污。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体器件及其制备方法。
背景技术
接触电极是半导体器件必不可少的组成部分。一种常规半导体器件的结构如图1，包括一个基板，基板一侧的第一种导电性金属接触，基板另一侧有可以产生光辐射的半导体器件结构，在半导体器件结构上有第二种导电性金属接触。另一种常规半导体器件的结构如图二，包括一个基板，基板一侧有可以产生光辐射的半导体器件结构，在半导体器件结构上有第一种导电性金属接触和第二种导电性金属接触。
金属接触是连接半导体器件结构与电源的界面，应有良好的可焊或可键合性能。本专利目的在于通过芯片工艺的创新，改善金属接触的可焊或可键合性。如图1的半导体器件的常规工艺为：通过物理蒸发或溅射方法制备第二种导电性金属接触，对半导体器件第二种导电性金属接触退火(温度300-600℃)，再将半导体器件减薄到需要的厚度，制备第一种导电性金属接触，然后，对半导体器件第一种导电性金属接触退火(温度300-600℃)。
如图2的半导体器件的常规工艺为：通过化学方法，刻蚀半导体器件到与表面不同导电类型的半导体层，通过物理蒸发或溅射方法制备第一种或第二种导电性金属接触，对此导电性金属接触退火(温度300-600℃)，制备另一种导电性金属接触，对半导体器件另一种导电性金属接触退火(温度300-600℃)。再将半导体器件减薄到需要的厚度。
半导体器件的常规工艺可以满足大多数应用要求，但仍有改进的空间。
发明内容
本发明提出了一种半导体器件及其制备方法，一种半导体器件，包括：一个基板；
基板一侧的第一种导电性金属接触；
基板另一侧有外延的半导体器件结构；
在半导体器件结构上有导电性金属接触；
此半导体器件在退火过程中，在半导体器件结构上的金属接触上全部或部分有一层牺牲性的保护层，牺牲性的保护层在电极合金工艺以后去除。
在半导体器件结构上有第二种导电性金属接触；也可为在半导体器件结构上有第一种和第二种导电性金属接触；金属接触表面为金或含金的合金；牺牲性保护层为SiO2、Si3N4，牺牲性保护层保护的是在半导体器件结构上的导电性金属接触，牺牲性保护层可以承受退火温度的工艺。
一种半导体器件的制备方法，其步骤是：
第一步：首先对外延片进行清洗，制备P型或N型层电极金属材料，即接触电极金属的制备，接触电极金属由电子束蒸发或热蒸发镀到外延表面；
第二步：通过化学气相沉积、蒸发或溅射方法覆盖于接触电极金属表面，在接触电极金属表面覆盖一层牺牲性保护层；
第三步：对外延片进行光刻、蚀刻工艺处理，形成P型或N型电极；在此工艺过程中，P型或N型电极上面保留牺牲性保护层；
第四步：经过去胶、接触电极金属退火、背面减薄、背金蒸镀和背金退火工艺处理后，去除牺牲性保护层。
牺牲性保护层的厚度以可以保护和覆盖接触电极金属为目的，其厚度是100埃以上；接触电极金属材料为金、铍、锌、钛、铝金属之一；在接触电极金属表面覆盖一层牺牲性保护层的方法也可以采用SOG(spin on glass)，以旋转甩覆方法覆盖于接触电极金属表面。
该方法提高半导体器件接触电极表面质量，在芯片制造过程中采用电极上生长一层牺牲性保护层，在完成金属退火后将牺牲性保护层去除。这样在电极上有保护层保护，避免了在工艺过程或退火过程中电极被杂质沾污。此保护层需要耐高温(金属退火温度)。此工艺发明可以显著改善接触电极表面的可焊或可键合性。
附图说明
图1一种常规半导体器件结构。
图2另一种常规半导体器件结构。
图3为本发明的一种实施例示意图。
图4为本发明的又一种实施例示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例作进一步说明；实施例以AlGaInP发光二极管为半导体器件例。
图3为AlGaInP发光二极管芯片按本发明方法的一种制造工艺。如图3之(a)所示，第一步：对GaAs外延片进行清洗，制备P型层电极金属材料；P型接触电极金属材料是金、铍、锌、钛、铝金属之一；P型接触电极金属由电子束蒸发或热蒸发镀到外延表面。如图3之(b)所示，第二步：通过化学气相沉积、蒸发或溅射方法覆盖于接触电极金属表面，在P型接触电极金属表面覆盖一层牺牲性保护层，如SiO2、Si3N4；也可以采用SOG(spin on glass)，以旋转甩覆方法覆盖于电极表面，此牺牲性保护层的厚度以可以保护和覆盖P型接触电极金属为目的，其厚度是100埃以上，太薄在随后的工艺中无法保护P型接触电极金属。如图3之(c)所示，第三步：对外延片进行光刻、蚀刻工艺处理，形成P型电极，在此工艺过程中，P型电极上面保留保护层。如图3之(d)所示，第四步：经过去胶、P型接触电极金属退火、背面减薄、背金蒸镀和背金退火工艺处理，去除保护层。由于在接触电极上有牺牲性保护层保护，避免了在工艺过程或退火过程中电极被杂质沾污导致的接触电极金属质量退化。
图4为AlGaInP发光二极管芯片按本发明方法的另一种制造工艺。如图4之(a)所示，第一步：对GaAs外延片进行清洗，制备P型层电极金属材料；P型接触电极金属材料是金、铍、锌、钛、铝金属之一；P型接触电极金属由电子束蒸发或热蒸发镀到外延表面。如图4之(b)所示，第二步：对外延片进行光刻、蚀刻工艺处理，形成P型电极，然后去除光刻胶。如图4之(c)所示，第三步：将按照本发明，在外延片表面，包括P型接触电极金属表面，覆盖一层牺牲性保护层，如SiO2、Si3N4。此保护层通过化学气相沉积、蒸发或溅射方法覆盖于电极表面，也可以采用SOG(spin on glass)，以旋转甩覆方法覆盖于接触电极金属。此牺牲性保护层的厚度以可以保护和覆盖P型接触电极金属为目的，其厚度为100埃以上，太薄在随后的工艺中无法保护P型接触电极金属。如图4之(d)所示，第四步：P型接触电极金属退火、背面减薄、背金蒸镀和背金退火工艺处理，去除保护层。
保护接触电极金属表面，避免接触电极金属表面在工艺过中电极被杂质沾污，可以用于其他半导体器件接触电极。本方法也可以用于n-型接触电极金属。
Claims (10)
1.一种半导体器件，包括：
一个基板；
基板一侧的第一种导电性金属接触；
基板另一侧有外延的半导体器件结构；
在半导体器件结构上有导电性金属接触；
此半导体器件在退火过程中，在半导体器件结构上的金属接触上全部或部分有一层牺牲性的保护层，牺牲性的保护层在电极合金工艺以后去除。
2.如权利要求1所述的一种半导体器件，其特征是：在半导体器件结构上有第二种导电性金属接触。
3.如权利要求1所述的一种半导体器件，其特征是：在半导体器件结构上有第一种和第二种导电性金属接触。
4.如权利要求1所述的一种半导体器件，其特征是：导电性金属接触表面为金或含金的合金。
5.如权利要求1所述的一种半导体器件，其特征是：牺牲性保护层为SiO2、Si3N4，牺牲性保护层可以承受退火温度的工艺。
6.如权利要求1所述的一种半导体器件，其特征是：牺牲性保护层保护的是在半导体器件结构上的导电性金属接触，牺牲性保护层可以承受退火温度的工艺。
7.一种半导体器件的制备方法，其步骤是：
第一步：首先对外延片进行清洗，制备P型或N型层电极金属材料，即接触电极金属的制备，接触电极金属由电子束蒸发或热蒸发镀到外延表面；
第二步：通过化学气相沉积、蒸发或溅射方法覆盖于接触电极金属表面，在接触电极金属表面覆盖一层牺牲性保护层；
第三步：对外延片进行光刻、蚀刻工艺处理，形成P型或N型电极；在此工艺过程中，P型或N型电极上面保留牺牲性保护层；
第四步：经过去胶、接触电极金属退火、背面减薄、背金蒸镀和背金退火工艺处理后，去除牺牲性保护层。
8.如权利要求7所述的一种半导体器件的制备方法，其特征是：牺牲性保护层的厚度以可以保护和覆盖接触电极金属为目的，其厚度是100埃以上。
9.如权利要求7所述的一种半导体器件的制备方法，其特征是：接触电极金属材料为金、铍、锌、钛、铝金属之一。
10.如权利要求7所述的一种半导体器件的制备方法，其特征是：在接触电极金属表面覆盖一层牺牲性保护层的方法也可以采用SOG(spin on glass)，以旋转甩覆方法覆盖于接触电极金属表面。
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