本发明专利技术是一种具有双层或多层插入层的砷化镓芯片背面金属的结构，包括A金属层、A扩散阻挡层、B金属层、B扩散阻挡层、C金属层、接触金属层、衬底、正面图形，其中A金属层上是A扩散阻挡层；A扩散阻挡层上是金属层；B金属层上是B扩散阻挡层；B扩散阻挡层上是C金属层；C金属层上是接触金属层；接触金属层上是衬底；衬底上提供的是正面图形。优点：有效阻挡芯片烧结时焊料向芯片背面金属中，接触层中以及正面源漏金属中的扩散；有利于芯片散热，提高芯片寿命以及性能；避免焊料扩散到与背面金属层相连的正面金属层中，提高器件的可靠性；避免背面金属向焊料中的扩散；可应用于背面金属烧结时的扩散控制、非常规芯片中的非背面金属烧结层。
【技术实现步骤摘要】
具有双层或多层插入层的砷化镓芯片背面金属的结构
本专利技术涉及的是一种具有双层或多层插入层的砷化镓芯片背面金属的结构，属于半导体制造
。
技术介绍
GaAs芯片背面金属结构，通常采用的是接触金属层和Au金属层两层结构。由于结构和材料相对简单和单一，因此在工艺实现上比较方便。但是，烧结时的高温作用下，焊料中的其它金属容易在Au中扩散，而背面金属中的Au也会往焊料中扩散。若焊料扩散至正面源漏金属中将影响器件的可靠性和性能；焊料若扩散至背面金属中，会改变背面金属的导热性、应力等，这将对芯片的结构以及散热产生不良影响。另一方面，背面金属中的Au也易在烧结时候向焊料中扩散，引起金属缺失，严重时产生空洞等。因此采用常规的背面金属结构，在一定程度上影响了芯片的可靠性和性能。这促使了研究人员考虑优化背面金属结构，在其中插入金属阻挡层，大大降低了烧结时金与焊料的互相扩散，提高烧结对芯片性能的不良影响。金属扩散阻挡层要慎重选择，插入层的电阻率，导热性以及扩散作用等也会对芯片性能和可靠性产生不良影响。因此对于金属扩散阻挡层的选择，本专利技术中采用T1、N1、W、WT1、WTiN、Pt 等金属 / 合金。实验证明钨对锡有优良的阻挡作用，并且钨在烧结时不容易向其他金属中钻蚀和扩散，因此可以采用钨来阻挡金属锡的扩散。而镍对金有优良的阻挡作用，因此可以采用WNi合金作为扩散阻挡层。但是即使W、Ni等金属对焊料金属有较强的阻挡特性，但并不是完全阻挡，试验分析表明，若采用单层阻挡层，总会有或多或少的焊料金属扩散至背面电极中。若单纯的增加单层阻挡层厚度又会引起应力集中等问题，所以根据用户需求的芯片烧结条件以及金属的扩散程度，可以选择双层或者是多层扩散阻挡层结构。
技术实现思路
本专利技术提出的是一种具有双层或多层插入层的砷化镓芯片背面金属的结构，其目的在于克服现有技术所存在的上述缺陷，利用已完成正面流程的砷化镓芯片为衬底，在背面淀积多层不同的金属层结构，它可使得砷化镓芯片在烧结时候，有效地减小金属的扩散，保证烧结后芯片的良好性能。本专利技术的技术解决方案:具有双层或多层插入层的砷化镓芯片背面金属的结构，其特征是包括A金属层上是A金属扩散阻挡层；A金属扩散阻挡层上是B金属层；B金属层上是B金属扩散阻挡层；B金属扩散阻挡层上是C金属层；C金属层上是接触金属层；接触金属层上是衬底；衬底上提供的是正面图形。本专利技术具有以下优点:1)采用本专利技术所述双层(或多层)插入层的砷化镓芯片背面金属的结构，可以更有效地阻挡芯片烧结时焊料向芯片背面金属中，接触层中以及正面源漏金属中的扩散。相比之下，常规的砷化镓芯片背面金属结构，在烧结时，焊料扩散至背面金属层中，由于产生应力，影响芯片表面的结构以及器件的可靠性；2)采用本专利技术所述的双层(或多层)插入层的砷化镓芯片背面金属的结构，可以更有利于芯片的散热，提高芯片的寿命以及性能。相比之下，常规的背面金属结构，由于焊料的热导率无法超过背面金属采用的Au的热导率，因此扩散至背面金属层中的焊料在一定程度上降低了背金的热导率，影响芯片的散热性；3)采用本专利技术的双层(或多层)插入层的砷化镓芯片背面金属的结构，可以避免焊料扩散到与背面金属层相连的正面金属层中，提高器件的可靠性。相比之下，常规的背面金属结构，如果焊料扩散至正面图形中，会影响器件性能甚至造成失效；4)采用本专利技术所述的双层(或多层)插入层的砷化镓芯片背面金属的结构，可以避免背面金属向焊料中的扩散，相比之下，常规的背面金属结构，若背面金属大量向焊料中扩散，容易在金属层中形成疏松的空洞，影响金属层的电导率，从而影响器件的性能。【附图说明】图1是砷化镓芯片的背面金属的结构剖面图。图2是焊料金属在背面金属结构中的扩散示意图。【具体实施方式】具有双层或多层插入层的砷化镓芯片背面金属的结构，包括A金属层1、A金属扩散阻挡层2、B金属层3、B金属扩散阻挡层4、C金属层5、接触金属层6、衬底7、正面图形8，其中A金属层I上是A扩散阻挡层2 ；A金属扩散阻挡层2上是C金属层3 ；C金属层3上是B金属扩散阻挡层4 ；B金属扩散阻挡层4上是C金属层5 ；C金属层5上是接触金属层6 ；接触金属层6上是衬底7 ;衬底7上提供的是正面图形8。所述的A金属层I为Au层，或是其他用作与芯片焊料配合的金属AuSn合金、AuTi合金、Cu，其厚度由与焊料烧结时最佳工艺厚度为100?lOOOnm，优选厚度300nm。所述的A金属扩散阻挡层2由多层或单层金属/合金复合而成，其微观层数、每层组分、厚度随具体器件需求中所需阻挡的扩散金属/合金而调整，扩散金属指自于芯片装备时的焊料或A金属层I或B金属层3，对于常规的砷化镓背金扩散机制，A金属扩散阻挡层2采用T1、N1、W、WT1、WTiN、Pt金属/合金的单层或多层复合设计，总厚度30?500nm，优选厚度为300nm,子层厚度为10?50nm,优选厚度为30nm。所述的B金属层3为Au层，或是Cu，Al，Pd，Pt，厚度500?5000nm，优选厚度3000nmo所述的B金属扩散阻挡层4，采用与A金属扩散阻挡层2 —样的或不一样设计，B金属扩散阻挡层4总厚度30?500nm,优选厚度为300nm,子层厚度为10?50nm,优选厚度为30nm ;所述的采用与A金属扩散阻挡层2不一样的设计是根据扩散金属的扩散能力，增加或减少对应的阻挡金属子层的厚度或种类。所述的C金属层5为Au层，或是Cu，Al，Pd，Pt，厚度500?6000nm，优选厚度3500nm。所述的接触金属层6为AuGe合金,或是Au/Ge多层金属层,所米用的金属/合金包括 T1、TiAu、TiAl，Pd、Ge、Ni。所述的衬底7，为砷化镓衬底，或是S1、Ge、GaN、SiC、蓝宝石衬底。所述的正面图形8，包括外延层、器件图形、电路图形，涵盖半导体工艺的M0S、HEMT、LED、太阳电池类型的器件结构。所述的两层A金属扩散阻挡层2、B金属扩散阻挡层4的结构设计，为典型设计，也可能根据扩阻挡能力、热应力、电导率、热导率、烧结效果需求，扩展至3层或更多层数。可应用于背面金属烧结时的扩散控制，但不仅限于背面金属层，同样应用于一些非常规芯片中的非背面金属烧结层，如一些特殊芯片封装后用于烧结的正面电极层也可采用本设计。实施例如图1所示，本专利技术提出的双层(或多层)插入层的砷化镓芯片背面金属的结构利用已完成正面流程的砷化镓芯片为衬底，在背面淀积多层不同的金属层结构。[0021 ] 一层是正面的正面图形(电路和器件结构)8。一层砷化镓衬底7，厚度为lOOnm。—层接触金属层6 (Au金属层),米用派射的方式,厚度为300nm。一层C金属层5,总厚度为300nm,子层厚度为为30nm。—层B金属扩散阻挡层4 (Au金属层_)，厚度为3000nm。一层C金属层5总厚度为300nm,子层厚度为为30nm。—层A金属扩散阻挡层2上的金属层为Au层,厚度为3500nm。一层A金属层I为AuGe合金。工作原理:由于钨对焊料具有良好的阻挡特性，而Ni对Au有良好的阻挡特性，因此选择采用WNi合金作为扩散阻挡层。而采用单层阻挡层，总会有或多或少的焊料金属扩散至背面电极中。并且单层的阻挡层不宜厚度过厚，过厚将产生应力，本文档来自技高网...
【技术保护点】
具有双层或多层插入层的砷化镓芯片背面金属的结构，其特征是包括A金属层（1）上是A金属扩散阻挡层（2）；A金属扩散阻挡层（2）上是B金属层(3)；B金属层(3)上是B金属扩散阻挡层（4）；B金属扩散阻挡层（4）上是C金属层（5）；C金属层（5）上是接触金属层（6）；接触金属层（6）上是衬底（7）；衬底（7）上提供的是正面图形(8)。
【技术特征摘要】
1.具有双层或多层插入层的砷化镓芯片背面金属的结构，其特征是包括A金属层(I)上是A金属扩散阻挡层(2) ;A金属扩散阻挡层(2)上是B金属层(3) ;B金属层(3)上是B金属扩散阻挡层(4) ；B金属扩散阻挡层(4)上是C金属层(5) ；C金属层(5)上是接触金属层(6);接触金属层(6)上是衬底(7);衬底(7)上提供的是正面图形(8)。2.如权利要求1所述的具有双层或多层插入层的砷化镓芯片背面金属的结构，其特征是所述的A金属层(I)为Au层,或是其他用作与芯片焊料配合的AuSn合金、AuTi合金、Cu,其厚度由与焊料烧结时最佳工艺厚度为100?lOOOnm。3.如权利要求1所述的具有双层或多层插入层的砷化镓芯片背面金属的结构，其特征是所述的A金属扩散阻挡层(2)由多层或单层金属/合金复合而成，其微观层数、每层组分、厚度随具体器件需求中所需阻挡的扩散金属/合金而调整，扩散金属指自于芯片装备时的焊料或A金属层(I)或B金属层(3)，对于常规的砷化镓背金扩散机制，A金属扩散阻挡层(2)采用T1、N1、W、WT1、WTiN、Pt金属/合金的单层或多层复合设计，总厚度30?500nm，优选厚度为300nm,子层厚度为10?50nm。4.如权利要求1所述的具有双层或多层插入层的砷化镓芯片背面金属的结构，其特征是所述的B金属层(3)为Au层，或是Cu，Al，Pd，Pt，厚度500?5000nm。5.如权利要求1所述的具有双层或多层插入层的砷化镓芯...
【专利技术属性】
技术研发人员：林罡，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。