用于半导体器件电极的保护阻挡层制造技术

一种半导体器件，包括：模具，在其表面上具有至少一个电极；形成在电极上的至少一个可焊接触点；以及钝化层，其形成在电极之上，并包括使可焊接触点暴露的开口。钝化层开口可比可焊接触点更宽，从而使间隙在触点和钝化层之间延伸。器件还包括阻挡层，其在电极的顶面上设置、沿可焊接触点的下侧设置、且跨越间隙设置。阻挡层也可在钝化层之下延伸，并且可覆盖电极的整个顶面。阻挡层也可沿电极的侧壁延伸。阻挡层可包括钛层或者钛层和镍层。阻挡层保护电极以及下面的模具免受无铅焊料中存在的酸性焊剂的影响。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及半导体器件，更具体地涉及用于器件电极的阻挡层，该阻挡层保护电极免受无铅焊料中活性成分的影响。
技术介绍
例如DirectFET⑧型器件(参见第6,624,522号美国专利)和倒装晶片型器件的器件，具有一个或多个由铝制成的金属化电极，例如形成在半导体模具的第一表面上。例如，对该电极进行配置，以直接焊接至支承衬底(如印刷电路板)上的传导衬垫。此外，其它器件可以具有一个或多个金属化电极，该金属化电极被配置，以使得当器件被封装时，电极直接或间接地焊接至封装引线。例如，参见图1和图2，示出了示例性DirectFET⑧型器件封装100(在上述专利中公开的类型)的仰视图以及如图1中的圆圈101a所示的该器件封装的一部分的剖视侧视图。器件封装100包括杯状或罐状的传导夹112，其具有开放的底部(如图l所示)；顶部网113;以及电连接至网113的两个凸缘114和115。功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)半导体模具102容纳在夹112中。模具102包括在其底面上的漏极103以及在其顶面上的源极104和栅极105(在图1中，源极和栅极由虚线表示)。漏极103与网113电接触，并且从而与凸缘114和115电接触。源极104和栅极105通过传导夹112的 开放的底部所暴露，并且旨在被直接焊接到例如衬底的垫上。为了便于将源极和栅极焊接至衬底垫，在源极104之上形成可焊 接触点109和110,且在栅极105之上形成可焊接触点108。图2A是 如圆圈101b所示的一部分可焊接触点110的放大的剖视侧视图，如图 2A所示，可焊接触点108、 109和IIO通常由含有可焊接金属的银制 成，如钛131、镍132和银133的三金属堆叠结构。例如由环氧树脂 形成的、并例如作为焊料抗蚀剂的钝化层120沿源极104和栅极105 的顶面设置在模具102的顶面上。开口 120a、 120b和120c形成在源 极和栅极之上的钝化层120中，从而使电极上的每个可焊接触点暴露。在过去，钝化层120和可焊接触点108-110已被形成，以使得可 焊接触点与钝化层相邻/搭接。然而，该相邻/搭接配置产生了器件可靠 性问题。具体地，据发现在长期暴露于电场和水分的情况下，来自可 焊接触点的银离子可能迁移并形成枝状晶体。特别地，当为了将模具 的电极附接至衬底的垫而将焊料涂到触点的表面上时，焊料通常将使 沿触点表面暴露的银溶解，从而形成了将银捕获并防止形成枝状晶体 的焊料合金。然而，当钝化层和可焊接触点以相邻/搭接关系形成时， 钝化层遮蔽可焊接触点的部分外表面，从而在如上所述的焊接过程中 防止沿该表面的银受到影响。因此，沿该表面的银未一皮焊料溶解，并 可以是迁移离子的源，该迁移离子可以在钝化层上迁移并形成枝状晶 体，降低了器件的可靠性。为了克服上述问题，如图1和图2所示，可以将钝化层中的开口 120a-120c配置为比可焊接触点108-110更宽。因此，可焊接触点 108-110通过周围的间隙(例如间隙121)而与钝化层120分开，如图 2所示，该间隙使在其下面的金属化电极暴露。通过这种配置，可焊 接触点108-110的整个顶面和侧面都被暴露，从而允许焊料覆盖上述 表面并将暴露的银溶解，限制了枝状晶体的形成。特别地，然而，钝化层和可焊接触点的这种间隙配置引起了其它 问题。具体地，过去一般用来将可坪接触点108-110连接至衬底垫的 焊料是含铅焊料。然而，现在无铅焊料正在使用并开发，以避免铅的环境危害。主要的无铅焊料是称为"SAC"的锡/银/铜合金。至今为止， SAC合金比在传统的板组件中使用的基于铅共晶体的焊料在更高的温 度融化。特别地，SAC合金含有将可焊接触点表面活化的焊剂。具体 地，该焊剂可以包含多种酸，如在羧酸基内的酸。在焊料的活化阶段， 呈现在可焊接触点表面上的氧化物由该酸蚀刻，以产生清洁的表面， 焊料可以在该清洁表面上形成合金。特别地，在该焊料的活化阶段，在焊料内的焊剂可以延伸进间隙 中，如间隙121,该焊剂在可焊接触点和钝化层120之间延伸，并可 以接触在间隙下面暴露的铝电极。据发现，在焊剂内的酸与铝电极发 生逆反应，产生了穿过电极而形成的洞。因此，酸性焊剂能够腐蚀在 电极下面的作用半导体节和栅，从而影响器件的可靠性。参见图3，示出了图1中器件封装的、被环绕的部分101a的可选 剖视侧视图。其中，例如由氮化物或丙烯酸酯制成的保护钝化层135 已经沿源极和栅极的顶面沉积，从而保护在其下面的电极以及作用节 和栅免受酸性焊剂的影响。具体地，钝化层135已经沿可焊接触点和 钝化层120之间的间隙在钝化层120之下沉积。然而，据发现，保护 层135的形成较为昂贵并且也影响所产生器件的质量。
技术实现思路
因此，需要提供一种用于半导体器件电极的保护阻挡层，所述阻存在的酸性焊剂的影响，并克服现有技术的上述以及其它缺点。根据 本专利技术的优选实施方案， 一种半导体器件(如封装为DirectFET⑧型器 件封装的竖直传导功率MOSFET)包括模具，沿所述模具的顶面设置 有源极和栅极。所述器件还包括在所述源极上的至少一个可焊接触点 以及在所述栅极上的至少一个可焊接触点。所述器件进一步包括设置 在所述模具的所述顶面上、且在所述源极和栅极之上的钝化层。所述 钝化层具有在其中形成的开口 ，所述开口使在所述源极和栅极上的每 个可焊接触点暴露。在本专利技术的优选实施方案中，在所述钝化层中的 每个开口均比其对应的可焊接触点更宽。因此，在每个可焊接触点和周围的钝化层的相对边缘/侧之间形成间隙，所述间隙围绕所述可焊接 触点，并沿所述可焊接触点的整个高度延伸。根据本专利技术，所述器件还包括覆盖所述源极和4册^l的至少一部分 顶面的阻挡层。具体地，根据本专利技术的实施方案，所述阻挡层在所述 可焊接触点的下侧与所述源极和斥册极的所述顶面之间延伸，并且也沿 所述可焊接触点与所述钝化层之间的间隙延伸，具体地，所述阻挡层 可以至少延伸至所述钝化层的所述相对边缘。在本专利技术的优选实施方 案中，所述阻挡层也可以延伸过围绕所述可焊接触点的间隙，并且在 所述钝化层之下延伸。具体地，根据本专利技术的实施方案，所述阻挡层 可以跨越所述源极和栅才及的所述顶面延伸、在所述辆J匕层之下延伸、 并且朝向所述电极的外围边缘延伸。根据本专利技术的实施方案，所述阻 挡层可以从所述电极的所述外围边缘凹回，使得沿所述电极的所述顶 面的外围部分暴露。根据本专利技术的另一实施方案，所述阻挡层可以跨 越所述源才及和栅极的整个所述顶面延伸至所述电极的所述外围边缘， 从而覆盖所述电极的整个所述顶面。根据本专利技术的另一实施方案，所 述阻挡层也可以延伸过所述源极和栅极的所述外围边缘，从而于所述 电极上突出。根据本专利技术的另一实施方案，所述阻挡层可以跨越所述 源极和4册极的整个所述顶面延伸，并且也可以沿围绕所述电极的所述 外围边纟彖的所述竖直侧壁延伸。根据本专利技术，所述阻挡层是传导材料，并且具体地是能够抵抗无 铅焊料中存在的焊剂的酸性本质的材料。根据本专利技术的实施方案，所 述阻挡层由钬层制成。如所示出的那样，形成在所述源极和栅极上的 可焊接触点在所述阻挡层上形成。当所述阻挡层由钛层制成时，虽然 可以使用本领域公知的其它传统的堆叠结构，但是每个所述可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：　半导体模具，其具有第一主表面；　电极，其在所述模具的所述第一主表面上；　可焊接触点，其设置在所述电极的顶面之上；　钝化层，其形成在所述电极之上，并且包括开口，以使所述可焊接触点暴露，所述开口比 所述可焊接触点更宽，从而由围绕所述可焊接触点的间隙使所述可焊接触点与所述钝化层间隔开；以及　阻挡层，其在所述电极的所述顶面上，所述阻挡层设置在所述可焊接触点和所述电极之间，并且所述阻挡层跨越所述间隙延伸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁卡罗尔，大卫P琼斯，安德鲁N萨乐，马丁斯坦丁，
申请(专利权)人：国际整流器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]