本发明专利技术公开了一种提高温度循环能力的肖特基器件金属结构及制造工艺。金属结构为正面金属层共有五层：银膜层、镍膜层、第二钛膜层、铝膜层、第一钛膜层；在蒸发机台上，控制真空度在2E-6托以下，并用170±20℃高温烘烤腔室3分钟后，即开始蒸发工艺；以每秒20Å、40Å、20Å、10Å和30Å速度分别蒸发第一钛膜层、铝膜层、第二钛膜层、镍膜层和银膜层；蒸发完成后维持腔室的真空度在2E-6托以下10分钟，然后充氮气至大气压后开腔完成正面金属蒸发工艺。采用本发明专利技术在实现良好的欧姆连接的同时，可以克服不同金属膜层之间的应力匹配度，显著增强芯片的抗温度循环的能力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体器件技术，特别涉及一种提高温度循环能力的肖特基器件金属结构及制造工艺。
技术介绍
肖特基二极管是以其专利技术人肖特基博士(Schottky)命名的，SBD是肖特基势皇二极管(Schottky Barrier D1de,缩写成SBD)的简称。SBD不是利用P型半导体与N型半导体接触形成PN结原理制作的，而是利用金属与半导体接触形成的金属一半导体结构原理制作的。因此，SBD也称为金属一半导体(接触)二极管或表面势皇二极管，它是一种热载流子二极管，是近年来问世的低功耗、大电流、超高速半导体器件。其反向恢复时间极短(可以小到几纳秒)，正向导通压降低(仅0.4V左右)，而整流电流却可达到几千毫安。这些优良特性是快恢复二极管所无法比拟的。中、小功率肖特基整流二极管从封装外形上看有带引线的轴向型封装(D0-41、R-6、MELF等)、TO系列封装(T0-220，T0-263，T0-3P等)、无引线的贴片型封装(S0D-123、SMA, SMC等)，这些封装形式因其封装工艺不同，对内部肖特基芯片的正面金属的要求主要分为两类，正面金属为银(Ag)和正面金属为铝(AL)两类。表面为银的适用于利用焊锡膏或焊片进行的封装工艺；表面为铝的适用于利用打金属线进行的封装工艺。这些银或铝是实现从芯片到封装外引线或引脚的欧姆连接，在芯片内部也需要从肖特基势皇层到这些金属层的欧姆连接。在满足欧姆连接时，通常都会用到多层金属。以表面金属为银的肖特基芯片为例，从表至里通常采用银(Ag) /镍(Ni) /Ti (钛)结构。在电学特性满足要求时，前述的多层金属层的物理特性方面常会因不同金属间膜应力、温度系数等特性的差异，导致芯片在应用时出现各种各样的失效。其典型的失效现象是经过温度循环处理后，芯片的电学特性已被损坏，常表现为芯片短路。经过对失效的芯片进行分析发现，在经过温度循环处理后，芯片正面的硅已经被损坏。因此，如何改进肖特基器件金属结构及制造工艺以提高其温度循环能力是该产品急于攻关的课题。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的问题和缺陷，本专利技术研发一种提高温度循环能力的肖特基器件金属结构及制造工艺。该工艺采用真空多层蒸镀技术，是基于硅平面工艺的功率肖特基器件的正面金属制造工艺。通常采用银(Ag) /镍(Ni) /Ti (钛)结构时，银层的膜应力较低，而镍层的膜应力却非常高(厚度为10nm的银薄膜在玻璃基片上的张应力仅为0.75*108/m2，而同厚度镍薄膜的张应力高达5?8*108/m2)。在镍膜层下增加一层缓冲层铝(AL)时，则可显著缓冲镍层应力对下层结构的应力失配(同厚度铝膜在同材质基片上的张应力仅为1.2*108/m2)，提高器件的结构韧性，显著提升温度循环能力。本专利技术采取的技术方案是:一种提高温度循环能力的肖特基器件金属结构，其特征在于，所述金属结构为肖特基器件的正面金属层，该正面金属层共有五层；由表层至里层的金属膜层顺序为:银膜层、镍膜层、第二钛膜层、铝膜层、第一钛膜层；其中第二钛膜层、铝膜层于镍膜层和第一钛膜层之间，铝膜层作为应力缓冲层；第二钛膜层作为铝膜层和镍膜层之间的粘附和阻挡层。本专利技术所述的提高温度循环能力的肖特基器件金属结构的制造工艺，其特征在于，在芯片加工到正面金属蒸发步骤时，在金属蒸发机台上，控制真空度在2E-6托以下，并用170±20°C高温烘烤腔室3分钟后，即开始蒸发工艺；蒸发过程中由金属蒸发机台控制依次以每秒20A速度蒸发第一钛膜层、每秒40A速度蒸发铝膜层、每秒20A速度蒸发第二钛膜层、每秒1A速度蒸发镍膜层和每秒30A速度蒸发银膜层；蒸发完成后维持腔室的真空度在2E-6托以下10分钟，然后充氮气至大气压后开腔完成正面金属蒸发工艺。本专利技术所产生的有益效果是:采用本专利技术在实现良好的欧姆连接的同时，可以克服不同金属膜层之间的应力匹配度，显著增强芯片的抗温度循环的能力(参照IEC 68-2-30标准，可以承受500个以上的_55°C至150°C的低高温循环)。【附图说明】图1为肖特基器件剖面示意图。【具体实施方式】以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明: 参照图1，在芯片加工到正面金属蒸发步骤时，要求在CHA公司生产的Mark-50型金属蒸发机台上，控制真空度在2E-6托(Torr)以下，并用170±20°C高温烘烤腔室3分钟后，即开始蒸发工艺；蒸发过程中由金属蒸发机台控制依次以每秒20A速度蒸发第一钛膜层(Ti),厚度为0.3um ;每秒40A速度蒸发铝膜层(AL)，厚度为2.5um ;每秒20A速度蒸发第二钛膜层(Ti)，厚度为0.12um ;每秒1A速度蒸发镍膜层(Ni)，厚度为0.2um ;每秒30A速度蒸发银膜层(Ag)，厚度为1.5um ;蒸发完成后维持腔室的真空度在2E-6 (Torr)托以下10分钟，然后充氮气至大气压后开腔完成正面金属蒸发工艺。与通常进行的依次蒸发钛(Ti)、镍(Ni)、银(Ag)后即完成的三层金属工艺不同，本专利技术在第一钛膜层I和镍膜层4之间增加了铝膜层2和第二钛膜层3，其中铝膜层2为应力缓冲层，第二钛膜层3为铝膜层2和镍膜层4间的粘附和阻挡层，银膜层5为正面金属层最外层，如图1所示。正面金属层之下为芯片的氧化钝化层、肖特基势皇层、P+保护环和N-外延层。在相同的封装工艺及操作后，将两种工艺条件的样品一起做温度循环实验，实验结果:采用通常的三层金属工艺条件的22颗样品中18颗失效，而采用本专利技术五层金属工艺条件的22颗样品中O颗失效(温度循环条件参照IEC 68-2-30标准，为_55°C至150°C区间，每个循环60分钟，做50个循环)。 根据上述说明，结合本领域技术可实现本专利技术的方案。【主权项】1.一种提高温度循环能力的肖特基器件金属结构，其特征在于，所述金属结构为肖特基器件的正面金属层，该正面金属层共有五层；由表层至里层的金属膜层顺序为:银膜层、镍膜层、第二钛膜层、铝膜层、第一钛膜层；其中第二钛膜层、铝膜层于镍膜层和第一钛膜层之间，铝膜层作为应力缓冲层；第二钛膜层作为铝膜层和镍膜层之间的粘附和阻挡层。2.一种如权利要求1所述的提高温度循环能力的肖特基器件金属结构的制造工艺，其特征在于，在芯片加工到正面金属蒸发步骤时，在金属蒸发机台上，控制真空度在2E-6托以下，并用170±20°C高温烘烤腔室3分钟后，即开始蒸发工艺；蒸发过程中由金属蒸发机台控制依次以每秒20A速度蒸发第一钛膜层、每秒40A速度蒸发铝膜层、每秒20A速度蒸发第二钛膜层、每秒1A速度蒸发镍膜层和每秒30A速度蒸发银膜层；蒸发完成后维持腔室的真空度在2E-6托以下10分钟，然后充氮气至大气压后开腔完成正面金属蒸发工艺。3.根据权利要求2所述的一种提高温度循环能力的肖特基器件金属结构的制造工艺，其特征在于，蒸发第一钛膜层厚度为0.3um、蒸发铝膜层厚度为2.5um ;蒸发第二钛膜层厚度为0.12um ;蒸发镍膜层厚度为0.2um ;蒸发银膜层厚度为1.5um。【专利摘要】本专利技术公开了一种提高温度循环能力的肖特基器件金属结构及制造工艺。金属结构为正面金属层共有五层：银膜层、镍膜层、第二钛膜层、铝膜层、第一钛膜层；在蒸发机台上，控制真空度在2E-6托以下，并用170±20℃高温烘烤腔本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种提高温度循环能力的肖特基器件金属结构，其特征在于，所述金属结构为肖特基器件的正面金属层，该正面金属层共有五层；由表层至里层的金属膜层顺序为：银膜层、镍膜层、第二钛膜层、铝膜层、第一钛膜层；其中第二钛膜层、铝膜层于镍膜层和第一钛膜层之间，铝膜层作为应力缓冲层；第二钛膜层作为铝膜层和镍膜层之间的粘附和阻挡层。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘闯，陈海洋，樊赛，
申请(专利权)人：天津中环半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12
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