一种功率器件背面电极制作方法及其结构技术

本发明专利技术公开了一种功率器件背面电极制作方法及其结构，该方法包括：在硅片上制备薄层铝层；将所述薄层铝层在混合气体下进行热退火，形成硅铝合金层；然后在所述硅铝合金层上依次制备钛金属层、镍金属层和银金属层；将所述钛金属层、镍金属层和银金属层进行热退火，形成金属互联层。可以避免在铝金属在制作过程中出现铝刺的现象，在不增加工艺难度和生成成本的情况下，降低了器件的接触电阻，提高了器件的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种功率器件背面电极制作方法及其结构。
技术介绍
在半导体器件的制造过程中，需要在电流的输入、输出区域制备金属电极，以便和封装端进行金属互联，形成导电通路。金属电极的形成作为半导体制造中的一种关键工艺技术，直接影响到器件的导通电阻，正向压降，开关时间等重要性能指标。金属电极对器件的可靠性影响也非常大。铝是半导体工艺中最常用的金属电极材料，它可以通过氧化还原反应去除硅表面的自然氧化物以及其它沾污物，从而与硅形成良好的欧姆接触，具有封装工艺的兼容性好，制造成本低等优点。然而由于铝与硅表面氧化物的反应速度是不均匀的，直接硅片上制造铝金属电极可能会产生金属突起，出现铝刺，影响器件性能和可靠性。此外，为了形成欧姆接触的形成需要进行高温退火，在退火过程中铝表面会出现氧化现象，进一步增大了接触电阻。综上所述，亟需一种功率器件背面电极的制作方法，用以解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种功率器件背面电极制作方法及其结构，用以解决现有技术中制作金属电极时存在的因出现铝刺影响功率器件性能和可靠性的问题。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供一种功率器件背面电极制作方法，该方法包括：在硅片上制备薄层铝层；将所述薄层铝层在混合气体下进行热退火，与所述硅片完全反应形成硅铝合金层，所述混合气体为氢气与惰性气体；在所述硅铝合金层上依次制备钛金属层、镍金属层和银金属层；将所述钛金属层、镍金属层和银金属层进行热退火，形成金属互联层。较佳地，在所述在硅片上制备薄层铝层之前，还包括：通过湿法刻蚀和/或干法刻蚀清洁所述硅片表面。较佳地，在硅片上制备薄层铝层，包括：通过溅射法在所述硅片表面上溅射薄层铝层。较佳地，所述将所述薄层铝层在混合气体下进行热退火，包括：采用阶段式快速升温和快速降温对所述薄层铝层，在混合气体包围下进行高温退火处理。较佳地，所述混合气体为氮、氢混合气体；所述氮、氢混合气体的体积比例为100:1至1:1。较佳地，所述将所述薄层铝层进行热退火的退火温度小于450℃。较佳地，所述钛金属层的厚度为50至100埃，所述镍金属层的厚度为50至200埃、所述银金属层的厚度为10000至20000埃。较佳地，所述将所述钛金属层、镍金属层和银金属层进行热退火的退火温度为150℃至300℃，退火时间为5min至60min。较佳地，所述薄层铝层的厚度小于2000埃。相应地，本专利技术实施例还提供了一种功率器件背面电极结构，包括：硅片、硅铝合金层、金属互联层；所述硅铝合金层位于所述硅片和所述金属互联层之间；所述金属互联层包括钛金属层、镍金属层和银金属层、所述钛金属层与所述硅铝合金层接触形成欧姆接触，所述镍金属层位于所述钛金属层与所述银金属层之间上述实施例中，通过在硅片上制备铝层；将所述铝层在混合气体下进行热退火，形成硅铝合金层；然后在所述硅铝合金层上依次制备钛金属层、镍金属层和银金属层；将所述钛金属层、镍金属层和银金属层进行热退火，形成金属互联层。所述钛金属层可以用来与硅铝合金层形成欧姆接触，所述镍金属层作为阻挡层用来隔离所述钛金属层和银金属层，防止银金属层与钛金属层接触后出现起伏或毛刺，影响器件的可靠性，所述银金属层用于焊接导线。本专利技术实施例可以避免在铝金属在制作过程中出现铝刺的现象，在不增加工艺难度和生成成本的情况下，降低了器件的接触电阻，提高了器件的可靠性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中一种功率器件背面电极制作方法的流程示意图；图2a至图2c本专利技术实施例中一种功率器件背面电极制作方法的流程示意图；图3为本专利技术实施例中另一种功率器件背面电极制作方法的流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。为了提高功率器件的可靠性，图1示出了一种功率器件背面电极制作方法的流程，该流程可以用来制作功率器件的背面电极。如图1所示，该流程具体步骤包括：步骤S101，在硅片上制备薄层铝层。在所述步骤S101之前，还需要对硅片的表面进行刻蚀清洗，清洗掉硅片表面的自然氧化物，可以采用干法刻蚀、湿法刻蚀或者是采用两者结合的方法对硅片的表面进行清洗。在清洗完之后，在硅片的表面制备一薄层铝层，薄层铝层可以与硅完全反应生成硅铝合金。在具体实施中该薄层铝层的厚度小于2000埃。在该厚度范围内，铝层和硅可以完全反应成硅铝合金层，不会影响其后金属互联层的制备，对后续的封装工艺也没有影响，还能提高电极的可靠性。步骤S102，将所述薄层铝层在混合气体下进行热退火，与所述硅片完全反应形成硅铝合金层。在所述步骤S101中制备的薄层铝层，在高温通入混合气体的情况下进行热退火，然后形成硅铝合金层，该混合气体可以为氮、氢混合气体，也可以是氢气与其它惰性气体的混合，氢气与氮气或者是惰性气体的混合比例可以为1:1至1:100，进行热退火的退火温度可以小于450℃。本专利技术实施例仅是示例作用，对此不做限制。步骤S103，在所述硅铝合金层上依次制备钛金属层、镍金属层和银金属层。在制作完硅铝合金层之后，在所述硅铝合金层之上依次制作钛金属层、镍金属层、和银金属层。所述钛金属层用来与硅铝合金层形成欧姆接触，所述镍金属层作为阻挡层用来隔离所述钛金属层和银金属层，防止银金属层与钛金属层接触后出现起伏或毛刺，影响器件的可靠性，所述银金属层用于焊接导线。步骤S104，将所述钛金属层、镍金属层和银金属层进行热退火，形成金属互联层。在制备了钛金属层、镍金属层和银金属层之后，还需要在高温情况下对所述钛金属层、镍金属层和银金属层进行热退火，形成金属互联层，以增强硅与硅铝合金层、硅铝合金层与钛金属层、钛金属层与镍金属层、镍金属层与银金属层的黏附性，至此制作成金属电极。在进行热退火时的退火温度可以为150℃至300℃，退火时间可以为5min至60min。在硅铝合金层和钛金属层界面处形成欧姆接触，大幅降低了接触电阻，同时硅铝合金层上的金属互联层能够防止铝发生氧化。上述实施例表明，通过在硅片上制备铝层；将所述铝层在混合气体下进行热退火，形成硅铝合金层；然后在所述硅铝合金层上依次制备钛金属层、镍金属层和银金属层；将所述钛金属层、镍金属层和银金属层进行热退火，形成金属互联层。可以避免在铝金属在制作过程中出现铝刺的现象，在硅铝合金层和钛金属层界面处形成欧姆接触，大幅降低了接触电阻，同时硅铝合金层上的金属互联层能够防止铝发生氧化。在不增加工艺难度和生成成本的情况下，降低了器件的接触电阻，提高了器件的可靠性。为了能更好的解释本专利技术，如图2a至图2c所示，本专利技术实施例提供了一种功率器件背面电极的制作方法，包括：如图2a所示，在经过干法刻蚀后的硅片1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率器件背面电极制作方法，其特征在于，包括：在硅片上制备薄层铝层；将所述薄层铝层在混合气体下进行热退火，与所述硅片完全反应形成硅铝合金层，所述混合气体为氢气与惰性气体；在所述硅铝合金层上依次制备钛金属层、镍金属层和银金属层；将所述钛金属层、镍金属层和银金属层进行热退火，形成金属互联层。

【技术特征摘要】
1.一种功率器件背面电极制作方法，其特征在于，包括：在硅片上制备薄层铝层；将所述薄层铝层在混合气体下进行热退火，与所述硅片完全反应形成硅铝合金层，所述混合气体为氢气与惰性气体；在所述硅铝合金层上依次制备钛金属层、镍金属层和银金属层；将所述钛金属层、镍金属层和银金属层进行热退火，形成金属互联层。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述在硅片上制备薄层铝层之前，还包括：通过湿法刻蚀和/或干法刻蚀清洁所述硅片表面。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在硅片上制备薄层铝层，包括：通过溅射法在所述硅片表面上溅射薄层铝层。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述薄层铝层在混合气体下进行热退火，包括：采用阶段式快速升温和快速降温对所述薄层铝层，在混合气体包围下进行高温退火处理。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述混合气体为氮、氢混合气体；所述氮、氢混合气体的体积比...

【专利技术属性】
技术研发人员：李理，马万里，赵圣哲，
申请(专利权)人：北大方正集团有限公司，深圳方正微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11