一种金属电极制造方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种金属电极制造装置，装置包括由下至上依次设置的载片台(1)、盖板(4)和固定件(5)，载片台(1)由在同一平面上的至少两块载片件组成，金属掩膜罩(2)跨放在其上；位于金属掩膜罩(2)上方的所述盖板(4)剖面为拉长的倒置凹槽，其两端的凸块支撑在所述载片件上；依据设于硅片上的芯片的电极形状敷设的金属掩膜罩(2)。使用该金属电极制造装置的金属电极制造方法在蒸镀过程中，金属通过金属掩膜罩的窗口到达硅片表面，在指定的区域淀积形成厚金属电极，减少了一次光刻和一次金属刻蚀工艺，缩短了加工周期，降低了生成成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体制备工艺，具体涉及一种金属电极制造方法及其装置。
技术介绍
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是由BJT (双极型三极管)和MOS (绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；M0SFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。绝缘栅双极型晶体管(IGBT)具有能够提供高工作电压、高耐压、大电流、高速、饱和压降低、低开关损耗、简单的门极电压控制、优良的开关可控性和高可靠性、低成本等优点，是当前电力电子的
中最具有优势的功率器件之一，在高频中小容量的电力电子系统和装置中广泛应用，作为电力电子重要大功率主流器件之一的IGBT已经广泛应用于家用电器、交通运输、电力工程、可再生能源和智能电网等领域。在工业应用方面，如交通控制、功率变换、工业电机、不间断电源、风电与太阳能设备，以及用于自动控制的变频器。在消费电子方面，IGBT用于家用电器、相机和手机。传统的IGTB模块(含IGBT芯片和快速恢复二极管FRD芯片，二者有效结合，将转换状态的损耗减少)采用铝引线和陶瓷覆铜基板的多芯片并联的封装方式，由于工作中产生的热量只能通过覆铜基板导出，其散热性能、耐热冲击能力及可靠性均低于同等电压等级的大功率晶闸管。为了解决上述问题，国际厂商如ABB、Westcode、东芝、富士等推出压接式IGBT模块，其封装形式参考了传统的晶闸管封装样式，电极引出采用金属压接代替铝引线以实现双面散热。同时，压接式封装模块可以实现短路失效，该特性在高压直流输电领域尤其重要，在系统设计时增加冗余的器件，当串联的IGBT中有一个或多个(小于设计冗余)失效时仍可以正常工作。由于压接式封装，芯片要承受很高的压力(2kN或更高)，这个压力会对芯片的结构和电特性带来影响。为降低这种影响，可在传统IGBT和FRD芯片的电极基础上增加一层软金属(例如银、铝或铝合金)或增加金属电极厚度，利用金属的延展性降低压接封装时的压力对芯片的影响。电极上增加一层软金属或增加电极厚度，有两种方案可选择:其一，常规金属电极完成后，再沉淀第二层金属、光刻、金属刻蚀；其二，直接淀积厚金属，通过两次光刻、金属刻蚀来完成。两种方案都需要增加一道光刻工艺，导致芯片加工周期延长和加工成本增高。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提供了一种金属电极制造方法及其装置。为实现上述专利技术目的，本专利技术采取的技术方案为:一种电极制造装置，装置包括由下至上依次设置的载片台1、盖板4和固定件5，载片台I由在同一平面上的至少两块载片件组成，金属掩膜罩2跨放在其上；位于金属掩膜罩2上方的盖板4剖面为拉长的倒置凹槽，其两端的凸块支撑在载片件上；依据设于硅片上的芯片的电极形状敷设的金属掩膜罩2。进一步的，下表面分布有芯片的硅片3嵌设于金属掩膜罩2的凹槽内，凹槽纵剖面为阶梯型，金属掩膜罩2置于可调载片台I上，盖板4罩设于金属掩膜罩2且其内表面与硅片3上表面贴合，固定件5为一端设于载片台I上且另一端压设于盖板4上的弹簧片。进一步的，金属掩膜罩2采用不锈钢或铝合金材料，金属掩膜罩2厚度为20?200umo进一步的，金属掩膜罩2的凹槽的纵剖面的阶梯高10?lOOum。在边缘区域增加台阶，使加工过程中芯片与金属掩膜罩没有接触。进一步的，金属掩膜罩2的凹槽底面对应硅片3上芯片的电极位置设有通孔。本专利技术的另一目的在于提供了一种使用权利要求1电极制造装置的电极制造方法，包括如下步骤:(I)硅片清洗:将金属化工艺加工后的硅片经药液清洗；(2)将金属掩膜罩放置于载片台上；(3)放置硅片:将经步骤I净化处理的硅片置于金属掩膜罩2上，使用盖板4和固定件5将娃片固定；将硅片放置到载片台上，使用硅片的定位边或定位孔进行定位，使金属掩膜罩的窗口区域对准硅片上需要淀积金属的位置；(4)金属蒸镀；根据器件设计的需求，使用真空蒸镀设备进行单层或多层金属蒸镀，金属通过金属掩膜罩的窗口，在硅片的芯片上需要的位置淀积；为了去除金属表面的氧化层，进一步改善表面状态和提高厚金属的附着性，真空蒸镀设备中集成了等离子发生装置，在蒸镀前使用等离子体氩或者氮轰击第一层金属表面；淀积的金属膜厚度为4?15um ；(5)移除盖板，取出样品。移除固定硅片的金属盖板，硅片取出，厚金属电极形成。本方法的加工工艺模块也可以在正面钝化工艺结束后，或者背面金属工艺完成后进行，可以根据实际的加工条件进行选择。工艺模块加工位置灵活，有三个位置可以选择:(I)第一次正面金属化工艺完成后；(2)钝化工艺完成后；(3)背面金属化工艺完成后。进一步的，步骤I使用药液为丙酮或异丙醇。进一步的，硅片经步骤I药液清洗后，在真空工艺腔内，使用等离子发生装置轰击金属化工艺加工的第一层金属表面。进一步的，等离子体发生装置产生的等离子体为氩或氮等离子体。由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括:1.本专利技术的金属电极制造方法在蒸镀过程中，金属通过金属掩膜罩的窗口到达硅片的芯片表面，在指定的区域淀积形成厚金属电极，减少了一次光刻和一次金属刻蚀工艺，缩短了加工周期，降低了生成成本。2.本专利技术的金属电极制造方法不使用光刻工艺，大大降低了生成成本，缩短加工周期，提高生产效率；工艺模块加工位置灵活，有两个位置可以选择第一次正面金属化工艺完成后，2纯化工艺完成后。3.本专利技术的金属电极装置芯片与金属掩膜罩没有接触，使硅片与金属掩膜罩接触的区域没有金属淀积，避免了芯片接触损伤，避免了蒸镀完成后硅片与金属掩膜罩粘附在一起。4.本专利技术的金属电极制造装置在金属掩膜罩边缘加工形成10?10um的台阶，避免芯片与金属掩膜罩之间接触发生损伤。5.本专利技术的金属电极制造方法使用等离子体氩或者氮轰击第一层金属表面来去除表层附着物，改善第一层金属表面状态和提高厚金属的附着性。保证在表层清洗的基础上不会对第一层金属或硅片的其它部分造成影响。【附图说明】图1是金属电极制造工艺流程图；图2是金属电极制造装置示意图；图3是金属电极蒸镀完成后示意图；图4是图3的局部放大图；其中，1-载片台，2_金属掩膜罩，3_娃片，4_盖板，5_弹費片，6_金属膜，7_台阶；【具体实施方式】下面结合实例对本专利技术进行详细的说明。实施例1:如图1所示，本专利技术的一种电极制造装置，装置包括由下至上依次设置的载片台1、盖板4和固定件5，载片台I由当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极制造装置，其特征在于：所述装置包括由下至上依次设置的载片台(1)、盖板(4)和固定件(5)，其特征在于：所述载片台(1)由在同一平面上的至少两块载片件组成，金属掩膜罩(2)跨放在其上；位于金属掩膜罩(2)上方的所述盖板(4)纵剖面为延长的倒置凹槽，其两端的凸块支撑在所述载片件上；依据设于硅片上的芯片的电极形状敷设的所述金属掩膜罩(2)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王耀华，赵哿，刘江，刘钺杨，高明超，金锐，温家良，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网智能电网研究院，国网北京市电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11