[发明专利]一种肖特基二极管的正面电极结构及其工艺制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体芯片制造技术领域，尤其涉及肖特基二极管器件的正面电极结构及正面焊接封装工艺。

背景技术

通过真空蒸发或溅射镀膜技术，在二极管芯片正面淀积一层或多层金属膜，作为主要焊接用材料为后续封装工艺提供了良好的焊接平台，具有良好的电流传导、热传导的特性；

常规的肖特基二极管芯片正面电极结构大都由Ti(钛)-Ni(镍)-Ag(银)、V(钒)-Ni(镍)-Ag(银)一类的三层结构组成，常规的平面高压晶体管的分压环与主结同时形成，其实现步骤主要是：对肖特基二极管芯片进行真空蒸发镀膜前清洗、真空蒸发接触层金属Ti或V、真空蒸发过渡层金属、真空蒸发导电层金属Ag、对形成的三层金属层进行光刻(含匀胶、曝光、显影工序)，形成电极腐蚀窗口、使用相应金属腐蚀液，对三层金属层进行金属腐蚀，形成正面电极结构、去胶等步骤。

上述方法形成的正面电极在封装焊接时表面的Ag和Ni与PbSn(铅锡)焊料都能够很好的熔合，焊接后电极与焊料熔合形成的焊接界面终止于最底层金属的上表面，图1(h)为焊接前后金属结构剖面形貌。

焊接界面与最底层金属的上表面这一界面的形成过程伴随着多种金属从熔融到再次凝固的过程，此过程产生的应力很容易通过最下层的金属传递到器件的硅表面，由于肖特基二极管为表面器件，所以该应力对器件会有一定损伤，其物理特性、电特性都会造成一定程度的不良影响，导致封装成品率低、可焊性、可靠性差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述缺陷，提出了一种肖特基二极管的正面电极工艺制造方法及其结构。该电极工艺制造方法可以解决原电极工艺在封装过程中上层金属应力对器件硅表面的损伤，提高封装成品率、可焊性及可靠性。所述的一种肖特基二极管的正面电极工艺制造方法的步骤如下：

步骤1：外延，在重掺杂硅衬底上淀积一定厚度的轻掺硅外延层；

步骤2：氧化，对硅片进行一次氧化，在硅外延层表面生成一层二氧化硅膜以起到掩蔽及钝化保护作用；

步骤3：一次光刻，对硅片进行一次光刻，在二氧化硅表面形成保护环窗口图形；

步骤4：二氧化硅腐蚀，对硅片进行二氧化硅腐蚀，形成保护环窗口，要求窗口区二氧化硅厚度小于100埃；

步骤5：硼注入，对硅片进行硼注入，对窗口区域进行硼元素掺杂；

步骤6：退火，对硅片进行高温处理，一般在1000℃以上，以达到对杂质扩散、激活的目的；

步骤7：二次光刻，对硅片进行二次光刻，在二氧化硅表面形成接触区窗口图形；

步骤8：二氧化硅腐蚀，对硅片进行二氧化硅腐蚀，形成接触区窗口，要求窗口区二氧化硅厚度小于100埃；

步骤9：势垒淀积，用真空蒸发或溅射的方法在硅片表面淀积一层势垒金属；

步骤10：势垒合金，对硅片进行低温处理，在一定温度下使势垒金属与硅形成金属硅化物；

步骤11：势垒腐蚀，用势垒金属腐蚀液对硅片进行腐蚀，去除没有形成合金的势垒金属；

步骤12：清洗，采用3#液、HF酸等常规清洗方法，对肖特基二极管芯片进行真空蒸发镀膜前清洗，确保蒸发前芯片表面的清洁；

步骤13：正面电极蒸发，依次真空接触层金属Ti(钛)或V(钒)、过渡层金属Ni(镍)、阻挡层金属Al(铝)、过渡层金属Ni(镍)、导电层金属Ag(银)

步骤14：三次光刻，对硅片进行三次光刻，在五层金属层表面形成电极窗口图形；

步骤15：电极腐蚀，使用银腐蚀液、铝腐蚀液、HF酸(含Ti结构)对硅片进行电极腐蚀，依次腐蚀电极金属Ag、Ni、Al、Ni、Ti或V，以形成正面电极结构；

步骤16：去胶，将硅片置于去胶液中一定时间，以达到将电极表面的光刻胶去除干净的效果；

步骤17：减薄，采用机械研磨的方法对硅片背面进行研磨，以达到减薄硅片的效果，减薄厚度由封装工艺而定；

步骤18：背面电极蒸发，真空蒸发背面电极金属。

本发明的另一个目的在于提供一种肖特基二极管的正面电极结构，即：电极结构钛(或钒)/镍/铝/镍/银结构，即在原三层金属结构Ti(钛)-Ni(镍)-Ag(银)或V(钒)-Ni(镍)-Ag(银)中增加了对改善起主要作用的阻挡层金属Al(铝)及起连接作用的过渡层金属Ni(镍)，形成了本发明结构Ti/Ni/Al/Ni/Ag或V/Ni/Al/Ni/Ag，以通过Al层对应力的阻挡作用来减轻应力对器件硅表面的损伤，提高焊接拉力和产品的抗ESD能力。