CN103383916B - 可用于共晶焊的p型硅器件芯片背面金属化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可用于共晶焊的P型硅器件芯片背面金属化方法，该方法包括：一，将需要进行背面共晶焊金属化的P型硅半导体基材面减薄；二，对步骤一的减薄面进行化学腐蚀或抛光；三，将步骤二经过化学腐蚀或抛光面用稀氢氟酸清洗，然后用DI水冲洗；四，将完成步骤三的半导体基材甩干；五，对完成步骤四的半导体基材的化学腐蚀或抛光面，采用蒸发或溅射的方法依次蒸发或溅射金镓合金或金铝合金或金铟合金、金；六，将完成步骤五的半导体基材在370℃-420℃、气氛为N2或H2环境下合金，制得可用于共晶焊的P型硅器件芯片。该方法进一步提高了P型硅半导体表面掺杂浓度，降低了P型硅半导体基材与金属层的接触电阻及芯片工作压降。
Description
技术领域
本发明涉及一种提供P型硅器件芯片共晶焊的背面金属化工艺方法，属于半导体器件工艺技术领域。
背景技术
目前适合共晶工艺的芯片既有单层金工艺又有共晶焊金工艺。相对于共晶工艺的芯片来讲，要想降低半导体芯片的压降，一方面要提高半导体基材的浓度，另一方面要减小基材金属化工艺中金属与基材的接触电阻。要减小接触电阻，对于N型半导体常采用在芯片背面补磷或砷的方法；对于P型半导体常采用在芯片背面补硼的方法，以便提高半导体接触区的掺杂浓度。P型半导体背面补硼通常采用扩散或离子注入的方法，制得的P型硅器件芯片工艺比较繁琐，研究探索其它在P型半导体背面补III族元素原子的方法以更好地提高背面的掺杂浓度，一直是硅器件芯片研究单位和生产企业关注的课题。现有P型半导体芯片共晶焊背面金属化工艺方法过程有：一、共晶焊背面单层金工艺方法流程框图如图1，芯片结构图如图5；二、共晶焊背金工艺方法一的流程框图如图2，芯片结构图如图6；三、共晶焊背金工艺方法二的流程框图如图3，芯片结构图如图7。上述现有的共晶焊背金工艺和制得P型硅器件芯片，都未能实现金属化工艺过程中进一步提高P型硅半导体表面掺杂浓度，以达到降低芯片工作压降的目的，不能满足市场的要求。
发明内容
本发明的目的就是为实现上述目的，提供一种可用于共晶焊的P型硅器件芯片背面金属化方法，通过PVD及合金的工艺达到可满足共晶焊接工艺要求的背面金属化工艺。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，可用于共晶焊的P型硅器件芯片背面金属化方法，其特征是，包括如下步骤：
步骤一，将需要进行背面共晶焊金属化的P型硅半导体基材面减薄；
步骤二，对步骤一的减薄面进行化学腐蚀或抛光；
步骤三，将步骤二经过化学腐蚀或抛光面用稀氢氟酸（HF:H2O=1：100）清洗，然后用DI水冲洗；
步骤四，将完成步骤三的半导体基材甩干；
步骤五，对完成步骤四的半导体基材的化学腐蚀或抛光面采用蒸发或溅射的方法依次蒸发或溅射金镓合金或金铝合金或金铟合金、金；
步骤六，将完成步骤五的半导体基材在370℃-420℃、气氛为N2或H2环境下合金，制得可用于共晶焊的P型硅器件芯片，可用于共晶焊的P型硅器件芯片背面的结构特点是：P型硅半导体基材1上依次有多元合金层2、金属层3。
所述多元合金层2为III族元素，包括Al、Ga、In原子和金及P型硅的合金层。
所述金属层3为金金属层。
步骤五所述蒸发或溅射的金镓合金或金铝合金或金铟合金，为III族元素与金的合金，厚度为0.02-0.3微米。
所述金属层3的厚度为1-2微米。
本发明工艺方法合理先进，采用蒸发或溅射的金镓合金或金铝合金或金铟合金经合金工艺后，在P型半导体基材表面产生了多元合金层2，进一步提高P型硅半导体表面掺杂浓度，实现了背面高浓度与金属化的有机结合，达到了既降低P型硅半导体基材1与金属层3的接触电阻及芯片工作压降，又可满足共晶工艺要求的效果。
附图说明
图1为现有共晶焊背面单层金工艺方法流程框图。
图2为现有共晶焊背金工艺方法一的流程框图。
图3为现有共晶焊背金工艺方法二的流程框图。
图4为本发明的P型硅器件芯片背面金属化方法的流程框图。
图5为现有共晶焊背面单层金工艺方法制得的芯片结构示意图。
图6现有共晶焊背金工艺方法一制得的芯片结构示意图。
图7现有共晶焊背金工艺方法二制得的芯片结构示意图。
图8为本发明的P型硅器件芯片背面金属化方法制得的芯片结构示意图。
图中：1P型硅半导体基材、2多元合金层、3金金属层、4金、5金硅、6硅、7锡金、8锡铜或锡锑、9镍、10钛。
具体实施方式
可用于共晶焊的P型硅器件芯片背面金属化方法，步骤如下：
步骤一.将需要进行背面共晶焊金属化的P型硅半导体基材面减薄；
步骤二.对步骤一的减薄面进行化学腐蚀或抛光；
步骤三.将半导体基材的化学腐蚀或抛光面用稀氢氟酸（HF:H2O=1：100）清洗，然后用DI水冲洗；
步骤四.将完成步骤三的半导体基材甩干。
步骤五.PVD工艺过程：对完成步骤四的半导体基材的化学腐蚀或抛光面采用蒸发或溅射的方法依次蒸发或溅射金镓合金或金铝合金或金铟合金、金。蒸发或溅射的金镓合金或金铝合金或金铟合金层厚度为0.02-0.3微米。金属层3金层厚度为1-2微米。
步骤六.合金工艺过程：将完成步骤五的半导体基材在一定温度（370℃-420℃）、气氛（N2、H2）下合金，完成可用于共晶焊的背面金属化工艺。制得可用于共晶焊的P型硅器件芯片。
本发明制得的可用于共晶焊的P型硅器件芯片背面的结构特点是：P型硅半导体基材1上依次有多元合金层2、金金属层3。所述多元合金层2为III族元素（包括Al、Ga、In等）原子和金及P型硅的合金层。P型硅器件芯片压降低。进一步提高了表面掺杂浓度，实现了背面高浓度与金属化的有机结合，达到了既降低P型硅半导体基材与金属层的接触电阻及芯片工作压降，又满足半导体器件封装共晶焊接工艺的要求。
Claims (3)
1.一种可用于共晶焊的P型硅器件芯片背面金属化方法，包括采用蒸发或溅射的方法依次蒸发或溅射金镓合金或金铝合金或金铟合金，其特征是，还包括如下步骤：
步骤一，将需要进行背面共晶焊金属化的P型硅半导体基材面减薄；
步骤二，对步骤一的减薄面进行化学腐蚀或抛光；
步骤三，将步骤二经过化学腐蚀或抛光面用稀氢氟酸清洗，HF:H2O=1：100，然后用DI水冲洗；
步骤四，将完成步骤三的半导体基材甩干；
步骤五，对完成步骤四的半导体基材的化学腐蚀或抛光面采用蒸发或溅射的方法依次蒸发或溅射金镓合金或金铝合金或金铟合金、金；
步骤六，将完成步骤五的半导体基材在370℃、气氛为N2或H2环境下合金，制得可用于共晶焊的P型硅器件芯片，可用于共晶焊的P型硅器件芯片背面的结构特点是：P型硅半导体基材（1）上依次有多元合金层（2）、金属层（3），所述金属层（3）为金金属层，厚度为1-2微米。
2.根据权利要求1所述的可用于共晶焊的P型硅器件芯片背面金属化方法，其特征是，步骤六所述多元合金层（2）为Ⅲ族元素，包括Al、Ga、In原子和金及P型硅的合金层。
3.根据权利要求1所述的可用于共晶焊的P型硅器件芯片背面金属化方法，其特征是，步骤五所述蒸发或溅射的金镓合金或金铝合金或金铟合金层，厚度为0.02-0.3微米。
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