CN114864396B - 一种晶圆背面金属化的方法及晶圆背面金属化结构 - Google Patents
一种晶圆背面金属化的方法及晶圆背面金属化结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114864396B CN114864396B CN202210385395.6A CN202210385395A CN114864396B CN 114864396 B CN114864396 B CN 114864396B CN 202210385395 A CN202210385395 A CN 202210385395A CN 114864396 B CN114864396 B CN 114864396B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- titanium
- wafer
- metal layer
- nickel alloy
- ingot
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 77
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 83
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 83
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 55
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 55
- HZEWFHLRYVTOIW-UHFFFAOYSA-N [Ti].[Ni] Chemical compound [Ti].[Ni] HZEWFHLRYVTOIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 49
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 88
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 75
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 74
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 34
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 23
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 19
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 claims description 18
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 14
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 12
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 9
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 11
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 9
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 6
- 229910004337 Ti-Ni Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910011209 Ti—Ni Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 4
- KHYBPSFKEHXSLX-UHFFFAOYSA-N iminotitanium Chemical compound [Ti]=N KHYBPSFKEHXSLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000001883 metal evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910052774 Proactinium Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 229940095676 wafer product Drugs 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/32051—Deposition of metallic or metal-silicide layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
本发明公开了一种晶圆背面金属化的方法及晶圆背面金属化结构，该方法是以钛镍合金为金属源锭，在晶圆背面的钛金属层和银金属层之间制备钛镍合金层，形成Ti‑Ti/Ni‑Ag金属层。本发明晶圆背面金属化的方法，以钛镍合金为金属源锭，替代常规的金属镍，在满足背面金属热膨胀系数的前提下，也能够从根本上避免镍沉积过程中发生溅源的可能，从而能够提高产品的良率，同时，通过预熔化处理也能显著减少抽真空所需时间，从而有利于提高产品的生产效率，对于促进功率半导体器件的广泛应用具有十分重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及功率半导体器件制造工艺，具体涉及一种晶圆背面金属化的方法及晶圆背面金属化结构。
背景技术
功率半导体器件，由于其自身具有驱动电路简单、驱动功率小、高输入阻抗和开关速度、良好的热稳定性和高频特性等一系列优点，已获得了广泛的应用。导通电阻作为功率半导体器件的一个性能指标，需要保持较低的水平。为了使功率半导体器件具有较低的导通电阻，需要对晶圆背面进行减薄，随后对晶圆背面进行去应力清洗，最后采用物理气相沉积在晶圆背面沉积Ti-Ni-Ag金属层。传统的背面金属沉积方法是先抽真空到设定真空度，并加热到设定温度。随后按顺序依次沉积Ti、Ni、Ag，以满足背面金属热膨胀系数的过渡，从而增加背面金属粘附性。然而，现有晶圆背面金属化的整个过程中仍然存在至少以下两个问题：一是前期抽真空时间较长，降低生产效率；二是采用电子束蒸发Ni的过程中容易发生金属溅源，轻则影响产品质量，重则晶圆被飞溅的镍颗粒击穿，造成产品整片报废。因此，如何获得一种生产效率高、良品率高的晶圆背面金属化的方法，对于促进功率半导体器件的广泛应用具有十分重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种生产效率高、良品率高的晶圆背面金属化的方法及晶圆背面金属化结构。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种晶圆背面金属化的方法，以钛镍合金为金属源锭，在晶圆背面的钛金属层和银金属层之间制备钛镍合金层，形成Ti-Ti/Ni-Ag金属层。
上述的晶圆背面金属化的方法，进一步改进的，所述钛镍合金的热膨胀系数为8.5×10-6～12.7×10-6；所述钛镍合金的熔点＜984℃。
上述的晶圆背面金属化的方法，进一步改进的，所述钛镍合金中镍的质量百分含量为24％～33％。
上述的晶圆背面金属化的方法，进一步改进的，所述钛镍合金为Ti-24％Ni合金。
上述的晶圆背面金属化的方法，进一步改进的，包括以下步骤：
S1、对晶圆背面进行减薄和去应力清洗；
S2、采用电子束蒸发工艺在晶圆背面沉积钛金属层；
S3、采用电子束蒸发工艺在钛金属层表面沉积钛镍合金层；
S4、采用电子束蒸发工艺在钛镍合金层表面沉积银金属层，在晶圆背面形成Ti-Ti/Ni-Ag金属层。
上述的晶圆背面金属化的方法，进一步改进的，步骤S2为：
S2-1、将晶圆置于腔体中的基板上，对腔体进行抽真空，当腔体真空度达到8×10- 3Pa～1×10-3Pa时，采用电子束蒸发工艺对钛锭进行加热，使钛锭预熔化，在加热过程中于钛锭与晶圆之间设置挡板；所述钛锭的预熔化在15min以内完成；
S2-2、当腔体真空度达到9×10-5Pa以上时，将钛锭与晶圆之间的挡板移开，使钛蒸发至晶圆背面形成钛金属层；所述钛的蒸发速率为0.3nm/s～1.2nm/s。
上述的晶圆背面金属化的方法，进一步改进的，步骤S2中，所述钛金属层的沉积过程中，腔体内真空度保持在5×10-3Pa～10-5Pa之间，用于放置晶圆的基板温度保持100℃～300℃之间，电子束发射电流≤1A。
上述的晶圆背面金属化的方法，进一步改进的，步骤S3中，所述钛镍合金层的沉积过程中，腔体内真空度保持在5×10-3Pa～10-5Pa之间，用于放置晶圆的基板温度保持100℃～300℃之间，电子束发射电流≤1A，钛镍合金的蒸发速率为1nm/s～3nm/s。
上述的晶圆背面金属化的方法，进一步改进的，步骤S4中，所述银金属层的沉积过程中，腔体内真空度保持在5×10-3Pa～10-5Pa之间，用于放置晶圆的基板温度保持100℃～300℃之间，电子束发射电流≤0.3A，银的蒸发速率为1nm/s～4nm/s。
上述的晶圆背面金属化的方法，进一步改进的，步骤S1中，所述晶圆经减薄和去应力清洗后的厚度在100μm～300μm之间；
上述的晶圆背面金属化的方法，进一步改进的，步骤S2中，所述钛金属层的厚度在10nm～1000nm之间。
上述的晶圆背面金属化的方法，进一步改进的，步骤S3中，所述钛镍合金层的厚度在10nm～1000nm之间。
上述的晶圆背面金属化的方法，进一步改进的，步骤S4中，所述银金属层的厚度在300nm～2000nm之间。
作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种晶圆背面金属化结构，由上述的方法制备得到。
上述的晶圆背面金属化结构，进一步改进的，包括晶圆，所述晶圆的背面依次沉积有钛金属层、钛镍合金层和银金属层。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)针对现有晶圆背面金属化工艺中存在的生产效率低、产品质量差、产品良率低等缺陷，本发明创造的提出了一种晶圆背面金属化的方法，以钛镍合金为金属源锭，在晶圆背面的钛金属层和银金属层之间制备钛镍合金层，形成Ti-Ti/Ni-Ag金属层，由于钛镍合金的熔点较低且远低于纯钛和纯镍，因而在电子束加热状态下，能够在更低的功率条件下就能使金属源锭受热更均匀，不仅可以实现源锭更充分的熔融状态，而且可以实现蒸发源(金属锭)更均匀的温度分布，不容易发生源飞溅，并且合金中的钛成分可以有效避免钛镍合金在蒸发过程中发生溅源，这有利于提高产品的良率；同时，钛镍合金比纯钛和纯镍具有更好的抗氧化性能，降低晶圆背面金属氧化的程度，这也有利于提高产品的良率。另外，钛镍合金的热膨胀系数介于钛和银之间，因而在有效降低镍溅源带来的风险的同时也能够确保背面金属较好的粘附力，能够满足整个背面金属热膨胀系数的传递性和粘附性。可见，本发明晶圆背面金属化的方法，以钛镍合金为金属源锭，替代常规的金属镍，在满足背面金属热膨胀系数的前提下，也能够从根本上避免镍沉积过程中发生溅源的可能，从而能够提高产品的良率，对于促进功率半导体器件的广泛应用具有十分重要意义。
(2)本发明中，在采用电子束蒸发沉积钛金属层之前还包括对钛锭进行预熔化处理，旨在显著缩短前期抽真空所需时间，具体为：当腔体真空度达到8×10-3Pa～1×10-3Pa时，采用电子束蒸发工艺对钛锭进行加热，使钛锭预熔化，在此加热过程中蒸发的钛会与腔体内的空气发生化学反应，使得气体被消耗掉，这有利于快速提高腔体的真空度，使得抽真空时间显著缩短，如本申请中在增加预熔化过程后，可将抽真空至正常作业真空度的所需时间由3小时减少至30min，与此同时，为了避免预熔化过程中蒸发钛对晶圆背面可能会带来不利影响，因而在本申请的预熔化加热过程中还包括在钛锭与晶圆之间设置挡板，从而也更有利于确保产品具有更高的良品率。
附图说明
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
图1为本发明实施例1中晶圆背面金属化的工艺流程图。
图2为本发明实施例1中电子束蒸发预熔化钛的过程示意图。
图3为本发明实施例1中晶圆背面金属化结构的示意图。
图例说明：
1、晶圆；2、钛金属层；3、镍金属层；4、银金属层；5、钛镍合金层。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
对于晶圆背面金属化来说，镍作为钛和银之间的中间层，其热膨胀系数介于钛和银之间，能够缓解背面金属残余应力，提高背面金属的粘附性，是一种理想的“过渡”金属，然而，采用电子束蒸发镍的时候，容易发生溅源，而溅源发生的原因较为多样化，但最主要的原因仍然与镍本身的性质有关，而目前业界没有办法能够完全避免镍在蒸发过程中发生溅源。其次，对于传统的背面金属蒸镀工艺来说，前期抽真空的时间占据作业过程总时长的一半以上，因而提高生产效率就需要提高前期腔体抽真空的速度，使腔体真空度快速达到作业真空度。
针对上述现有技术中存在的缺陷，本申请中提出了一种新型晶圆背面金属化的方法，以低熔点的钛镍合金为金属源锭代替常规的金属镍，由于钛镍合金的熔点较低且远低于纯钛和纯镍，因而在电子束加热状态下，能够在更低的功率条件下就能使金属源锭受热更均匀，不仅可以实现源锭更充分的熔融状态，而且可以实现蒸发源(金属锭)更均匀的温度分布，不容易发生源飞溅，并且合金中的钛成分可以有效避免钛镍合金在蒸发过程中发生溅源，这有利于提高产品的良率；同时，钛镍合金比纯钛和纯镍具有更好的抗氧化性能，降低晶圆背面金属氧化的程度，这也有利于提高产品的良率。另外，钛镍合金的热膨胀系数介于钛和银之间，因而在有效降低镍溅源带来的风险的同时也能够确保背面金属较好的粘附力，能够满足整个背面金属热膨胀系数的传递性和粘附性。此外，镍的质量百分含量为24％～33％时，钛镍合金具有较稳定的蒸发特性。可见，本发明晶圆背面金属化的方法，以钛镍合金为金属源锭，替代常规的金属镍，在满足背面金属热膨胀系数的前提下，也能够从根本上避免了镍沉积过程中发生溅源的可能，从而能够提高产品的良率，对于促进功率半导体器件的广泛应用具有十分重要意义。
进一步的，本申请中，在采用电子束蒸发沉积钛金属层之前还包括对钛锭进行预熔化处理，旨在显著缩短前期抽真空所需时间，具体为：当腔体真空度达到8×10-3Pa～1×10-3Pa时，采用电子束蒸发工艺对钛锭进行加热，使钛锭预熔化，在此加热过程中蒸发的钛会与腔体内的空气发生化学反应，使得气体被消耗掉，这有利于快速提高腔体的真空度，使得抽真空时间显著缩短，如本申请中在增加预熔化过程后，可将抽真空至正常作业真空度的所需时间由3小时减少至30min，与此同时，为了避免预熔化过程中蒸发钛对晶圆背面可能会带来不利影响，因而在本申请的预熔化加热过程中还包括在钛锭与晶圆之间设置挡板，从而也更有利于确保产品具有更高的良品率。在实际应用中，当真空度较低时，腔体内存在较多的空气，此时预熔可能会损害电子枪灯丝的寿命，而选择较高真空度进行预熔，本身就需要花费大量抽真空时间，也就起不到提高生产效率的作用。综合来看，将预熔真空度定在5×10-3Pa，能够同时兼顾二者，但不仅仅局限于5×10-3Pa，在8×10-3Pa到1×10-3Pa预熔仍然能够起到提高生产效率的效果。
为了进一步说明本申请中采用的技术方案能够带来上述技术效果，本申请中提供了以下具体实施方式。这些具体实施方式中，采用的工艺或设备，若无特别说明，均为本领域的常规技术手段。
实施例1
一种晶圆背面金属化的方法，以钛镍合金为金属源锭，在晶圆背面的钛金属层和银金属层之间制备钛镍合金层，形成Ti-Ti/Ni-Ag金属层，如图1所示，具体包括以下步骤：
S1、对晶圆背面进行机械减薄，以降低晶圆的厚度，随后对晶圆背面进行去应力清洗，其中晶圆经减薄和去应力清洗后的厚度在200μm～300μm之间。本实施例中，采用的晶圆为8寸的TSBD晶圆产品，但不仅限于此。
S2、采用电子束蒸发工艺在晶圆背面沉积钛金属层，如图2所示，具体为：
S2-1、将晶圆置于腔体中的基板上，对腔体进行抽真空，当腔体真空度达到5×10- 3Pa时，采用电子束蒸发工艺对钛锭(市购，柱形体，尺寸为：上表面直径为45.5mm，下表面直径为39.5mm，高度为22mm)进行加热，使钛锭预熔化，且钛锭的预熔化在15min以内完成，同时在钛锭的加热过程中于钛锭与晶圆之间设置挡板，用于遮挡蒸汽往晶圆背面蒸发。
S2-2、当腔体真空度达到10-5Pa以上时，将钛源与晶圆之间的挡板移开，此时，蒸发的钛按照蒸发速率为1nm/s，蒸发至晶圆背面并沉积在晶圆背面形成钛金属层，该钛金属层的厚度为100nm。
步骤S2中，在钛金属层的沉积过程中，腔体内真空度保持在5×10-3Pa～10-5Pa之间，用于放置晶圆的基板温度保持120℃，电子束发射电流为0.2A。
步骤S2中，通过引入Ti的预熔化，成功降低了晶圆背面金属蒸发前期抽真空的时间，提高了生产效率。
S3、采用电子束蒸发工艺在钛金属层表面沉积钛镍合金层，具体为：以Ti-24％Ni合金为金属源锭，采用电子束蒸发工艺对Ti-24％Ni合金进行加热，并使蒸发的钛镍合金以2nm/s的速率蒸发至钛金属层表面并沉积在钛金属层表面形成Ti-Ti/Ni金属层，该钛镍合金层的厚度为200nm。
步骤S3中，在钛镍合金层的沉积过程中，腔体内真空度保持在5×10-3Pa～10-5Pa之间，用于放置晶圆的基板温度保持120℃，电子束发射电流在0.14A～0.16A。
步骤S3中，采用的Ti-24％Ni合金的熔点为942℃，远低于Ti的熔点1677℃，也低于Ni的熔点1455℃，因而在Ti-24％Ni合金蒸发沉积钛镍合金层时，能够在较低的功率下实现源锭更充分的熔融状态，以及实现蒸发源(金属锭)更均匀的温度分布，从而不容易发生源飞溅，并且合金中的钛成分可以有效避免钛镍合金在蒸发过程中发生溅源，这有利于提高产品的良率。
S4、采用电子束蒸发工艺在钛镍合金层表面沉积银金属层，在晶圆背面形成Ti-Ti/Ni-Ag金属层，具体为：以银锭(市购，柱形体，尺寸为：上表面直径为45.5mm，下表面直径为39.5mm，高度为22mm)为金属源锭，采用电子束蒸发工艺对银锭进行加热，并按照蒸发速率为3nm/s，使蒸发的银蒸发至Ti-Ti/Ni金属层表面并沉积在Ti-Ti/Ni金属层表面形成银金属层，该银金属层的厚度为800nm，从而在晶圆背面形成Ti-Ti/Ni-Ag金属层，完成对晶圆背面的金属化处理。
步骤S4中，在银金属层的沉积过程中，腔体内真空度保持在5×10-3Pa～10-5Pa之间，用于放置晶圆的基板温度保持120℃之间，电子束发射电流为0.06A。
如图3所示，由上述方法制得的晶圆背面金属化结构，包括晶圆1，所述晶圆1的背面依次沉积有钛金属层2、钛镍合金层5和银金属层4。该晶圆背面金属化结构中，由于Ti-24％Ni合金的热膨胀系数介于镍12.7×10-6和钛8.5×10-6之间，介于钛(8.5×10-6)和Ag(19.3×10-6)之间，从而使得以钛镍合金层作为钛金属层和银金属层的中间层时，能够缓解背面金属残余应力，提高背面金属热膨胀系数的传递性和粘附性，是一种性能优异的新型理想的“过渡”金属层。本实施例中，晶圆1为硅片。
表1本发明晶圆背面金属化工艺与常规工艺的效果对比
| 抽真空时间 | 镍溅源出现次数/蒸发次数 | |
| 实施例1 | 30min | 0/1000 |
| 常规工艺 | 55min | 5/1000 |
由表1可知，与现有常规工艺(无钛预熔化过程)相比，本发明采用的晶圆背面金属化工艺，不仅可以有效减少前期抽真空所需时间，有利于提高生产效率，而且，在确保背面金属具有较好粘附力的的前提下也能显著降低镍溅源所带来的风险，从而有利于提高产品的良率。
由上述结果可知，本发明晶圆背面金属化的方法，以钛镍合金为金属源锭，替代常规的金属镍，在满足背面金属热膨胀系数的前提下，也能够从根本上避免镍沉积过程中发生溅源的可能，从而能够提高产品的良率，对于促进功率半导体器件的广泛应用具有十分重要意义。
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，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的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种晶圆背面金属化的方法，其特征在于，以钛镍合金为金属源锭，在晶圆背面的钛金属层和银金属层之间制备钛镍合金层，形成Ti-Ti/Ni-Ag金属层；所述钛镍合金的热膨胀系数为8.5×10-6～12.7×10-6；所述钛镍合金的熔点＜984℃。
2.根据权利要求1所述的晶圆背面金属化的方法，其特征在于，所述钛镍合金中镍的质量百分含量为24%～33%。
3.根据权利要求1所述的晶圆背面金属化的方法，其特征在于，所述钛镍合金为Ti-24%Ni合金。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的晶圆背面金属化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对晶圆背面进行减薄和去应力清洗；
S2、采用电子束蒸发工艺在晶圆背面沉积钛金属层；
S3、采用电子束蒸发工艺在钛金属层表面沉积钛镍合金层；
S4、采用电子束蒸发工艺在钛镍合金层表面沉积银金属层，在晶圆背面形成Ti-Ti/Ni-Ag金属层。
5.根据权利要求4所述的晶圆背面金属化的方法，其特征在于，步骤S2为：
S2-1、将晶圆置于腔体中的基板上，对腔体进行抽真空，当腔体真空度达到8×10-3Pa～1×10-3Pa时，采用电子束蒸发工艺对钛锭进行加热，使钛锭预熔化，在加热过程中于钛锭与晶圆之间设置挡板；所述钛锭的预熔化在15min以内完成；
S2-2、当腔体真空度达到9×10-5Pa以上时，将钛锭与晶圆之间的挡板移开，使钛蒸发至晶圆背面形成钛金属层；所述钛的蒸发速率为0.3 nm/s～1.2nm/s。
6. 根据权利要求5所述的晶圆背面金属化的方法，其特征在于，步骤S2中，所述钛金属层的沉积过程中，腔体内真空度保持在5×10-3 Pa～10-5 Pa之间，用于放置晶圆的基板温度保持100℃～300℃之间，电子束发射电流≤1A；
步骤S3中，所述钛镍合金层的沉积过程中，腔体内真空度保持在5×10-3 Pa～10-5 Pa之间，用于放置晶圆的基板温度保持100℃～300℃之间，电子束发射电流≤1A，钛镍合金的蒸发速率为1 nm/s～3nm/s；
步骤S4中，所述银金属层的沉积过程中，腔体内真空度保持在5×10-3 Pa～10-5 Pa之间，用于放置晶圆的基板温度保持100℃～300℃之间，电子束发射电流≤0.3A，银的蒸发速率为1 nm/s～4nm/s。
7.根据权利要求6所述的晶圆背面金属化的方法，其特征在于，步骤S1中，所述晶圆经减薄和去应力清洗后的厚度在100μm～300μm之间；
步骤S2中，所述钛金属层的厚度在10nm～1000nm之间；
步骤S3中，所述钛镍合金层的厚度在10nm～1000nm之间；
步骤S4中，所述银金属层的厚度在300nm～2000nm之间。
8.一种晶圆背面金属化结构，其特征在于，由权利要求1～7中任一项所述的方法制备得到。
9.根据权利要求8所述的晶圆背面金属化结构，其特征在于，包括晶圆，所述晶圆的背面依次沉积有钛金属层、钛镍合金层和银金属层。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210385395.6A CN114864396B (zh) | 2022-04-13 | 2022-04-13 | 一种晶圆背面金属化的方法及晶圆背面金属化结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210385395.6A CN114864396B (zh) | 2022-04-13 | 2022-04-13 | 一种晶圆背面金属化的方法及晶圆背面金属化结构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114864396A CN114864396A (zh) | 2022-08-05 |
| CN114864396B true CN114864396B (zh) | 2023-03-28 |
Family
ID=82631785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210385395.6A Active CN114864396B (zh) | 2022-04-13 | 2022-04-13 | 一种晶圆背面金属化的方法及晶圆背面金属化结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114864396B (zh) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103151262A (zh) * | 2011-12-07 | 2013-06-12 | 无锡华润华晶微电子有限公司 | 平面型绝缘栅双极型晶体管及其制备方法 |
| CN103474348B (zh) * | 2013-08-28 | 2016-08-10 | 中航（重庆）微电子有限公司 | 一种穿通型沟槽肖特基器件结构及其制造方法 |
| JP6356478B2 (ja) * | 2014-05-09 | 2018-07-11 | 新日本無線株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
-
2022
- 2022-04-13 CN CN202210385395.6A patent/CN114864396B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114864396A (zh) | 2022-08-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114864396B (zh) | 一种晶圆背面金属化的方法及晶圆背面金属化结构 | |
| CN113445005B (zh) | 一种低应力TiW薄膜的制备方法 | |
| CN115928034A (zh) | 薄膜沉积方法和薄膜沉积设备 | |
| CN111952267A (zh) | 一种提高单层电容器键合强度的制造工艺 | |
| TWI803984B (zh) | 金屬薄膜表面奈米孿晶結構及其形成方法 | |
| US20120237790A1 (en) | Housing and method for making the same | |
| CN115029669B (zh) | 一种采用液态金属高功率脉冲磁控溅射提高沉积效率的方法 | |
| CN112466757B (zh) | 薄膜沉积方法及基片 | |
| US8568907B2 (en) | Housing and method for making the same | |
| US8512859B2 (en) | Housing and method for making the same | |
| CN113564517A (zh) | 一种低温快速韧性渗氮后原位沉积pvd涂层的装置及沉积方法 | |
| TW200917502A (en) | A method for producing a metal backside contact of a semiconductor component, in particular, a solar cell | |
| US8568905B2 (en) | Housing and method for making the same | |
| CN108330443A (zh) | 一种类金刚石镀膜方法 | |
| CN115058692B (zh) | 一种中子管靶的靶膜的制备方法 | |
| US8568906B2 (en) | Housing and method for making the same | |
| US8568904B2 (en) | Housing and method for making the same | |
| CN113308676B (zh) | 一种铝硅铜厚金属薄膜物理气相淀积的腔体处理方法 | |
| US8597804B2 (en) | Housing and method for making the same | |
| CN118060695A (zh) | 一种铜靶坯和铝合金背板的扩散焊接方法 | |
| US11043383B2 (en) | Electrical contact connection on silicon carbide substrate | |
| CN110699652A (zh) | 一种薄片晶圆背金层的制备方法及晶体管器件 | |
| CN116770247A (zh) | 一种纳米孪晶银材料及其制备方法 | |
| CN115094391A (zh) | 一种铝靶材与背板的组装方法 | |
| CN117947392A (zh) | 一种控制薄膜应力的薄膜制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |