[发明专利]功率半导体芯片以及用于制造功率半导体芯片的方法

说明书

本发明涉及功率半导体芯片，其具有半导体部件主体(2)并且具有多层金属化部(10)，所述金属化部(10)布置在半导体部件主体(2)上并且具有布置在半导体部件主体(2)上方的镍层(6)。本发明还涉及用于制造功率半导体芯片(1)的方法。本发明还涉及功率半导体器件。本发明提供功率半导体芯片(1)，其具有金属化部(10)，在键合期间不设置有厚金属覆盖层的铜线(11)能够可靠地键合到所述金属化部(10)，而不损坏功率半导体芯片(1)。

技术领域

本发明涉及功率半导体芯片、用于制造功率半导体芯片的方法以及功率半导体器件。

背景技术

在本领域中通常通过超声键合来实现功率半导体芯片到外界的电连接，其中铝线被键合到功率半导体芯片的铝金属化部。通过超声键合，铝线受到压力和振动而与功率半导体芯片的铝金属化部熔接结合。在该过程中，在铝线和功率半导体芯片的铝金属化部之间形成摩擦焊接连接。

鉴于铜相对于铝的更大导电性和伴随的更低电损耗，在技术上有利的是使用铜线而不是铝线，因此要使用铜线用于超声键合。考虑到铜线具有比功率半导体芯片的铝金属化部更大的硬度，并且考虑到在键合过程中铜线需要在功率半导体芯片的铝金属化方向上接受压力，可能对设置在铝金属化部下方的功率半导体芯片的半导体区域造成损坏。

为了避免这种情况，DE102006023167B3提出使用设有厚金属覆盖层(例如铝)的铜线进行键合，金属覆盖层具有比铜线低的硬度。在键合连接中，铜线通过铜线的厚金属覆盖层熔合地结合到功率半导体芯片的铝金属化部，该金属覆盖层设置在铜线和功率半导体芯片的铝金属化部之间。金属的厚金属覆盖层相对于铜线是软的，其在键合期间用作弹性机械缓冲器，减小在铜线键合期间在功率半导体芯片上产生的局部高压力负载。在此其缺点是生产具有这种厚金属覆盖层的铜线在技术上是昂贵的和不方便的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有金属化部的功率半导体芯片，其中不具有厚金属覆盖层的铜线可以可靠地键合到所述金属化部，而不会在键合过程中损坏功率半导体芯片。

该目的通过一种功率半导体芯片来实现，所述功率半导体芯片具有半导体部件主体并且具有多层金属化部，该多层金属化部布置在半导体部件主体上并且具有布置在半导体部件主体上方的镍层。

此外，该目的通过一种用于制造功率半导体芯片的方法来实现，该方法包括以下方法步骤：

a)提供半导体部件主体；

b)将含铝的第一金属层施加到所述半导体部件主体；

c)将为铬层、铌层或钒层形式的第二金属层施加到所述第一金属层，以及将为铜层、银层、钯层、铁层或锌层形式的第三金属层施加到第二金属层，并且通过基于电流的电镀将镍层施加到第三金属层，或者将为铬层、铌层或钒层形式的第二金属层施加到第一金属层，以及将由镍、钛、氮化钛、钨或氮化钨构成的中间层施加到第二金属层，以及将为铜层、银层、钯层、铁层或锌层形式的第三金属层施加到中间层，并且通过基于电流的电镀将镍层施加到第三金属层；或者

d)通过基于电流的电镀将镍层施加到所述第一金属层。

更具体地，本发明的目的在于提供一种包括功率半导体芯片和铜线的功率半导体器件，其中铜线被键合(更具体地被超声键合)到功率半导体芯片的金属化部，铜线与功率半导体芯片的金属化部的键合连接具有高机械强度。

本发明的有利改进将从从属权利要求变得明晰。

类似于功率半导体芯片的有利改进，该方法的有利改进将变得明晰，反之亦然。

如果金属化部具有布置在半导体部件主体上的含铝的第一金属层，镍层布置在第一金属层上，则被证实是有利的。第一金属层可更具体地布置在半导体部件主体的半导体材料上并且因此可与半导体部件主体的半导体材料机械接触。