专利名称：一种适于丝网印刷的半导体分立器件背面金属的生产方法
一种适于丝网印刷的半导体分立器件背面金属的生产方法技术领域
本发明属于半导体器件制造领域，具体为一种适于丝网印刷的半导体分立器件背面金属的生产方法。
背景技术：
背面金属化工艺对于分立器件生产来说是一种非常重要的工序，对于目前大电流的功率器件，国内背面金属化的主流工艺是Ti/Ni/Ag三层金属结构，衬底为重掺材料片， 这种结构可以使金属和硅之间形成良好的欧姆接触，同时使金属能较好的粘附在硅上。但是，在芯片的封装过程中，部分厂家会使用一种称之为丝网印刷的工艺，即在晶片正面通过类似于印刷的手段在管芯上生成一层焊锡层，在此工艺过程中，由于高温和氮气的作用，容易引起Ti/Ni/Ag结构的脱落。发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种适于丝网印刷的半导体分立器件背面金属的生产方法的技术方案，采用Cr/NiAg结构的多层金属结构替代了现有的Ti/Ni/Ag结构，使其适于丝网印刷的工艺，保证了金属与硅焊接的牢固度。
所述的一种适于丝网印刷的半导体分立器件背面金属的生产方法，其特征在于包括以下工艺步骤1)贴膜已完成器件正面结构的晶片，使用UV膜贴于晶片正面；2)通过机械研磨减薄晶片先粗磨，用320目的砂轮研磨掉300um晶片背面的硅，再细磨，用2000目砂轮研磨掉30um晶片背面的硅；3)去应力腐蚀a.经步骤2处理后的晶片在腐蚀液中浸3分钟，温度为19.5士2. 5°C ；b.纯水溢流冲洗10分钟；c.化学品去污5分钟；d.纯水溢流冲洗10分钟；e.硅氧化物缓冲腐蚀，腐蚀时间5分钟，缓冲腐蚀液由氟化铵和氢氟酸按体积比101 混合而成；f.纯水溢流冲洗10分钟；g.甩干；4)金属淀积前的晶片表面处理用浓度为0.49%的氢氟酸清洗5分钟；再用纯水喷淋 7次，每次1分钟，溢流10分钟；5)去除步骤1贴上的UV膜使用UV照射机照射晶片正面的UV膜，使其失去粘性，再使用去膜胶带贴于膜上，通过胶带对膜的粘附力将膜从晶片正面剥离；6)晶片背面金属蒸发a.在高真空腔体中加热烘烤晶片，真空度低于5Ε-6ΤΟΠ·，加热温度为150°C ；b.在真空度低于2.0Ε-6ΤΟΠ·下，淀积Cr，具体为将Cr粉置于钨坩埚中，通过电子束蒸发的方式，调节电子束扫描，使Cr粉气化，淀积到晶片表面；c.在完成步骤b后保持晶片在真空状态，且真空低于2.OE-6 Torr,淀积Ni，Ni由Ni 锭和M颗粒，Ni颗粒置于M锭之上，具体为通过电子束蒸发的方式，调节电子束扫描M 锭和M颗粒，使其表面液化和气化，并淀积到晶片表面；d.在完成步骤c后保持晶片在真空状态，且真空度低于2.0E-6Torr,淀积Ag或Au，具体为将Ag颗粒或Au颗粒置于钨坩埚内，通过电子束蒸发的方式，调节电子束扫描Ag颗粒或Au颗粒，使其完全熔化和气化，并淀积于晶片表面。
所述的一种适于丝网印刷的半导体分立器件背面金属的生产方法，其特征在于步骤3中所述的腐蚀液由硝酸、氢氟酸、醋酸、水按体积比为6 :1 :2 :1混合而成。
所述的一种适于丝网印刷的半导体分立器件背面金属的生产方法，其特征在于步骤3中所述的化学品由氟化铵、双氧水和水按体积比1 :1 10混合而成。
所述的一种适于丝网印刷的半导体分立器件背面金属的生产方法，其特征在于步骤6的晶片背面金属蒸发工艺需要在步骤4处理后4小时内进行。
本发明在晶片背面生长Cr/Ni/Ag结构的多层金属，其不同于Ti/Ni/Ag结构的多层金属结构及其生产工艺，由于Cr在高温时容易与硅形成合金，在确保金属与硅形成欧姆接触的前提下，也保证金属与硅焊接时不会脱落，本发明的金属Ni还可以用NiV代替，^Vg还可以用Au代替。
图1为晶片背面金属的层状结构示意图； 图中:1-晶片，2-Cr，3- Ni，4-Ag。
具体实施方式
通过本发明的方法对晶片1背面蒸发金属，最终得到自上而下依次为晶片l、Cr2、 Ni3、Ag4的多层金属结构。
本发明的工艺步骤如下1)贴膜已完成器件正面结构的晶片，使用UV膜贴于晶片正面，以保护晶片在后续处理过程中正面结构不会有损伤；2)通过机械研磨减薄晶片先粗磨，用320目的砂轮研磨掉300um晶片背面的硅，再细磨，用2000目砂轮研磨掉30um晶片背面的硅，机械研磨机的型号Dre8540，厂家DISC0 ；3)去应力腐蚀，去除步骤2带来的机械损伤，清洗步骤如下a.经步骤2处理后的晶片在腐蚀液中浸3分钟，温度为19.5士2. 5°C，腐蚀液由硝酸、 氢氟酸、醋酸、水按体积比为6 1 2 1混合而成；b.纯水溢流冲洗10分钟；c.化学品去污5分钟，其中化学品由氟化铵、双氧水和水按体积比1:1 10混合而成；d.纯水溢流冲洗10分钟；e.硅氧化物缓冲腐蚀，腐蚀时间为5分钟，缓冲腐蚀液由氟化铵和氢氟酸按体积比10 1混合而成；f.纯水溢流冲洗10分钟；g.甩干；4)金属淀积前的晶片表面处理用浓度为0.49%的氢氟酸清洗5分钟；再用纯水喷淋 7次，每次1分钟，溢流10分钟；5)去除步骤1贴上的UV膜使用UV照射机照射晶片正面的UV膜，使其失去粘性，再使用去膜胶带贴于膜上，通过胶带对膜的粘附力将膜从晶片正面剥离；6)晶片背面金属蒸发，该步骤需要在步骤4后4小时以内进行；a.在高真空腔体中加热烘烤晶片，真空度低于5Ε-6ΤΟΠ·，加热温度为150°C；b.在真空度低于2.0Ε-6ΤΟΠ·下，淀积Cr，具体为将Cr粉置于钨坩埚中，通过电子束蒸发的方式，调节电子束扫描，使Cr粉气化，淀积到晶片表面；这样处理的优点是节约Cr 材料，下次淀积时仅需将表面被电子束扫描到的Cr粉更换即可；节省能量，不需要将Cr完全融化，仅将表面Cr粉气化即可；c.在完成步骤b后保持晶片在真空状态，且真空低于2.OE-6 Torr,淀积Ni，Ni由Ni 锭和Ni颗粒，Ni颗粒置于Ni锭之上，加入Ni颗粒的目的是为每次蒸发时，金属熔化后的液面位于同一高度，具体为通过电子束蒸发的方式，调节电子束扫描M锭和M颗粒，使其表面液化和气化，并淀积到晶片表面；只熔化表面的目的是降低电子束的输出能量，淀积过程中速率可以更稳定，不容易出现金属飞溅；d.在完成步骤c后保持晶片在真空状态，且真空度低于2.0E-6Torr,淀积Ag或Au，具体为将Ag颗粒或Au颗粒置于钨坩埚内，通过电子束蒸发的方式，调节电子束扫描Ag颗粒或Au颗粒，使其完全熔化和气化，并淀积于晶片表面。
本发明在晶片背面生长Cr/Ni/Ag结构的多层金属，其不同于Ti/Ni/Ag结构的多层金属结构及其生产工艺，由于Cr在高温时容易与硅形成合金，在确保金属与硅形成欧姆接触的前提下，也保证金属与硅焊接时不会脱落，同时也符合丝网印刷工艺的要求。本发明的金属Ni还可以用NiV代替，Ag还可以用Au代替。
权利要求
1.一种适于丝网印刷的半导体分立器件背面金属的生产方法，其特征在于包括以下工艺步骤1)贴膜已完成器件正面结构的晶片，使用UV膜贴于晶片正面；2)通过机械研磨减薄晶片先粗磨，用320目的砂轮研磨掉300um晶片背面的硅，再细磨，用2000目砂轮研磨掉30um晶片背面的硅；3)去应力腐蚀a.经步骤2处理后的晶片在腐蚀液中浸3分钟，温度为19.5士2. 5°C ；b.纯水溢流冲洗10分钟；c.化学品去污5分钟；d.纯水溢流冲洗10分钟；e.硅氧化物缓冲腐蚀，腐蚀时间5分钟，缓冲腐蚀液由氟化铵和氢氟酸按体积比101 混合而成；f.纯水溢流冲洗10分钟；g.甩干；4)金属淀积前的晶片表面处理用浓度为0.49%的氢氟酸清洗5分钟；再用纯水喷淋 7次，每次1分钟，溢流10分钟；5)去除步骤1贴上的UV膜使用UV照射机照射晶片正面的UV膜，使其失去粘性，再使用去膜胶带贴于膜上，通过胶带对膜的粘附力将膜从晶片正面剥离；6)晶片背面金属蒸发a.在高真空腔体中加热烘烤晶片，真空度低于5Ε-6ΤΟΠ·，加热温度为150°C；b.在真空度低于2.0Ε-6ΤΟΠ·下，淀积Cr，具体为将Cr粉置于钨坩埚中，通过电子束蒸发的方式，调节电子束扫描，使Cr粉气化，淀积到晶片表面；c.在完成步骤b后保持晶片在真空状态，且真空低于2.OE-6 Torr,淀积Ni，Ni由Ni 锭和M颗粒，Ni颗粒置于M锭之上，具体为通过电子束蒸发的方式，调节电子束扫描M 锭和M颗粒，使其表面液化和气化，并淀积到晶片表面；d.在完成步骤c后保持晶片在真空状态，且真空度低于2.0E-6Torr,淀积Ag或Au，具体为将Ag颗粒或Au颗粒置于钨坩埚内，通过电子束蒸发的方式，调节电子束扫描Ag颗粒或Au颗粒，使其完全熔化和气化，并淀积于晶片表面。
2.根据权利要求1所述的一种适于丝网印刷的半导体分立器件背面金属的生产方法， 其特征在于步骤3中所述的腐蚀液由硝酸、氢氟酸、醋酸、水按体积比为6 :1 :2 :1混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种适于丝网印刷的半导体分立器件背面金属的生产方法， 其特征在于步骤3中所述的化学品由氟化铵、双氧水和水按体积比1 :1 :10混合而成。
4.根据权利要求1所述的一种适于丝网印刷的半导体分立器件背面金属的生产方法， 其特征在于步骤6的晶片背面金属蒸发工艺需要在步骤4处理后4小时内进行。
全文摘要
本发明属于半导体器件制造领域，具体为一种适于丝网印刷的半导体分立器件背面金属的生产方法。本发明的工艺步骤如下1)贴膜；2)通过机械研磨减薄晶片；3)去应力腐蚀；4)金属淀积前的晶片表面处理；5)去除步骤1贴上的UV膜；6)晶片背面金属蒸发。本发明在晶片背面生长Cr/Ni/Ag结构的多层金属，其不同于Ti/Ni/Ag结构的多层金属结构及其生产工艺，由于Cr在高温时容易与硅形成合金，在确保金属与硅形成欧姆接触的前提下，也保证金属与硅焊接时不会脱落，同时也符合丝网印刷工艺的要求。本发明的金属Ni还可以用NiV代替，Ag还可以用Au代替。
文档编号C23C14/30GK102522326SQ20111041613
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月14日 优先权日2011年12月14日
发明者周诗雨, 张瑞丽, 徐林海, 朱春生, 汤林斌, 王艳萍, 黄力平 申请人:杭州立昂微电子股份有限公司