CN105321817A - 一种二极管及其阴极金属化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二极管及其阴极金属化方法，包括步骤S1：注入N型杂质，形成N型层；步骤S2：在N型层远离P型层的一侧淀积粘附层；步骤S3：对二极管进行激光退火，激活N型层中的杂质粒子，并使得粘附层与N型层之间形成欧姆接触。本发明所提供的方法，利用激光退火，激活N型层中的杂质粒子，并使得粘附层与N型层之间形成欧姆接触，有效的减少半导体与金属之间的接触电阻，降低二极管的正向通态压降，延长半导体器件的功率循环寿命。另外，该二极管的阴极金属结构简单，粘附性好，应力小，保护半导体器件的芯片结构不被破坏，提高封装的可靠性。

Description

一种二极管及其阴极金属化方法
技术领域
本发明涉及二极管金属化领域，特别是涉及一种二极管及其阴极金属化方法。
背景技术
二极管阴极金属化，是指在二极管的阴极淀积金属薄膜，使二极管正向导通的过程。
现有技术中，二极管阴极金属化结构的形成主要是通过蒸发方式，在二极管的阴极表面依次淀积金属Ti、金属Ni和金属Ag，分别形成粘附层、阻挡层和导电层。同时，现有技术中，为了提高金属层与半导体之间的接触效果，在淀积金属Ti之间，会先淀积一层金属Al，Al与Si的接触效果好。
由于现有技术中，二极管阳极已经进行了工艺，二极管阴极金属化的退火工艺不能在高温下进行，所以杂质激活率低，欧姆接触电阻大，导致器件的正向通态压降大，功率损耗大。同时，由于现有技术中金属层的数量较多，封装可靠性差。
因此，如何降低二极管器件的正向通态压降的同时，提高二极管的封装可靠性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种二极管及其阴极金属化方法，用于降低二极管的正向通态压降，提高封装可靠性。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种二极管阴极金属化方法，包括步骤S1：注入N型杂质，形成N型层；还包括以下步骤：
步骤S2：在所述N型层远离所述P型层的一侧淀积粘附层；
步骤S3：对二极管进行激光退火，激活所述N型层中的杂质粒子，使得所述粘附层与所述N型层之间形成欧姆接触。
优选的，所述粘附层为Ti粘附层。
优选的，还包括：
步骤S4：在所述Ti粘附层远离所述P型层的表面淀积Ni过渡层。
优选的，还包括：
步骤S5：在所述Ni过渡层远离所述P型层的表面淀积Ag导电层或Cu导电层。
优选的，所述N型杂质为P或As。
优选的，所述淀积为物理气相淀积。
一种二极管，包括P型层和N型层，所述N型层远离所述P型层的一侧淀积有粘附层，所述粘附层与所述N型层之间通过激光退火形成欧姆接触。
优选的，所述粘附层为Ti粘附层。
优选的，所述粘附层远离所述P型层的表面淀积有Ni过渡层。
优选的，所述Ni过渡层远离所述P型层的表面淀积有Ag导电层或Cu导电层。
本发明所提供的二极管阴极金属化方法，在淀积粘附层后对二极管进行激光退火，激活N型层中的杂质粒子，并使得粘附层与N型层之间形成欧姆接触。该方法利用激光束照射在二极管的表面，在激光的照射区内产生极高的温度，使N型层中的杂质粒子激活，并且晶体的损伤得到修复，并消除位错，同时粘附层与N型层之间形成欧姆接触，有效的减少半导体与金属之间的接触电阻，降低二极管的正向通态压降，延长半导体器件的功率循环寿命。另外，由于该方法中激光退火可以使晶圆实现背面、正面热隔离(背面表面温度＞1000℃，正面表面温度＜200℃)，因此无需在粘附层与N型层之间设置Al层，使得该二极管的阴极金属结构简单，粘附性好，应力小，保护半导体器件的芯片结构不被破坏，提高封装的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的二极管阴极金属化方法流程图；
图2为本发明所提供的二极管的结构示意图；
其中：P型层-1、N型层-2、粘附层-3、过渡层-4、导电层-5。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种二极管及其阴极金属化方法，用于降低二极管的正向通态压降，提高封装可靠性，保护半导体器件的芯片结构不被破坏。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1和图2，图1为本发明所提供的二极管阴极金属化方法流程图，图2为本发明所提供的二极管的结构示意图。
在该实施方式中，二极管阴极金属化方法包括以下步骤：
步骤S1：注入N型杂质，形成N型层2；
步骤S2：在N型层2远离P型层1的一侧淀积粘附层3；
步骤S3：对二极管进行激光退火，激活N型层2中的杂质粒子，并使得粘附层3与N型层2之间形成欧姆接触。
具体的，N型杂质可以为P(磷)或As(砷)。
粘附层3可以为Ti(钛)粘附层，Ti粘附层与Si(硅)即N型层2接触形成欧姆接触，粘附性能好，并阻挡过渡层4金属的扩散，当然，粘附层3金属也可以选择Co(钴)等其他金属。
进一步，该方法还包括：
步骤S4：在Ti粘附层远离P型层1的表面淀积Ni(镍)过渡层4。
过渡层4金属选择Ni，可以保证过渡层4的粘附性能，抗焊料焊接时的熔融作用，改善多层金属系统的热匹配性能。
更进一步，该方法还包括：
步骤S5：在Ni过渡层远离P型层1的表面淀积导电层5，导电层可以为Ag(银)导电层或Cu(铜)导电层。
Ag导电层或Cu导电层作为主要导电层5，同时保护过渡层4不被氧化，又是封装引线键合的缓冲层。
另外，需要说明的是，上述所有金属的淀积均为物理气相淀积。物理气相沉积技术工艺过程简单，无污染，耗材少，成膜均匀致密，与基体的结合力强。
该方法利用激光束照射在二极管的表面，加热速度快，在激光的照射区内产生极高的温度，使N型层2中的杂质粒子激活，并且晶体的损伤得到修复，并消除位错，粘附层3与N型层2之间形成欧姆接触，有效的减少半导体与金属之间的接触电阻，降低二极管的正向通态压降，延长半导体器件的功率循环寿命。
另外，由于该方法中激光退火可以使晶圆实现背面、正面热隔离(背面表面温度＞1000℃，正面表面温度＜200℃)，因此无需在粘附层3与N型层2之间设置Al层，使得该二极管的阴极金属结构简单，粘附性好，应力小，保护半导体器件的芯片结构不被破坏，提高封装的可靠性。
本发明还提供一种二极管，该二极管基于上述方法加工而成，包括P型层1和N型层2，N型层2远离P型层1的一侧淀积有粘附层3，粘附层3与N型层2之间通过激光退火形成欧姆接触。
具体的，粘附层3为Ti粘附层，Ti粘附层与N型层2接触形成欧姆接触，粘附性能好，并阻挡过渡层4金属的扩散。
进一步，粘附层3远离P型层1的表面淀积有过渡层4，过渡层4具体可以为Ni过渡层，Ni过渡层的粘附性强，抗焊料焊接时的熔融作用，改善多层金属系统的热匹配性能。
更进一步，过渡层4远离P型层1的表面还淀积有导电层5，导电层5具体可以为Ag导电层或Cu导电层，Ag导电层或Cu导电层作为主要导电层5，同时保护过渡层4不被氧化，又是封装引线键合的缓冲层，同时金属铜的价格低，可以降低二极管的成本。
该二极管的正向通态压降小，功率损耗小，阴极金属结构简单，粘附性好，应力小，保护半导体器件的芯片结构不被破坏，提高封装的可靠性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的二极管及其二极管阴极金属化方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种二极管阴极金属化方法，包括步骤S1：注入N型杂质，形成N型层；其特征在于，还包括以下步骤：
步骤S2：在所述N型层远离所述P型层的一侧淀积粘附层；
步骤S3：对二极管进行激光退火，激活所述N型层中的杂质粒子，并使得所述粘附层与所述N型层之间形成欧姆接触。
2.根据权利要求1所述的二极管阴极金属化方法，其特征在于，所述粘附层为Ti粘附层。
3.根据权利要求2所述的二极管阴极金属化方法，其特征在于，还包括：
步骤S4：在所述Ti粘附层远离所述P型层的表面淀积Ni过渡层。
4.根据权利要求3所述的二极管阴极金属化方法，其特征在于，还包括：
步骤S5：在所述Ni过渡层远离所述P型层的表面淀积Ag导电层或Cu导电层。
5.根据权利要求1所述的二极管阴极金属化方法，其特征在于，所述N型杂质为P或As。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的二极管阴极金属化方法，其特征在于，所述淀积为物理气相淀积。
7.一种二极管，包括P型层和N型层，其特征在于，所述N型层远离所述P型层的一侧淀积有粘附层，所述粘附层与所述N型层之间通过激光退火形成欧姆接触。
8.根据权利要求7所述的二极管，其特征在于，所述粘附层为Ti粘附层。
9.根据权利要求8所述的二极管，其特征在于，所述粘附层远离所述P型层的表面淀积有Ni过渡层。
10.根据权利要求9所述的二极管，其特征在于，所述Ni过渡层远离所述P型层的表面淀积有Ag导电层或Cu导电层。
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