用于将金属层沉积到半导体部件上的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明描述了一种用于将金属层(更具体地是第一接触金属层)沉积到半导体部件(优选功率半导体部件)的接触区域上的方法，所述部件以矩阵状方式布置于晶片组合件内。此外还描述了用于执行该方法的设备。
【背景技术】
[0002]在DE 10 2011 005 743 B3中公开的现有技术揭示了用于将第一接触金属层电沉积到多个半导体部件的接触区域上的方法，所述部件存在于晶片组合件内并具有PN结，其P型掺杂的体积区域(volume area)邻接第一表面，以及其N型掺杂的体积区域邻接第二表面并在该处形成第二接触区域。在这种情况下，半导体部件的第二表面以液密的方式由接触装置封装，其中所述接触装置具有与半导体部件的第二接触区域和外部连接元件电接触的至少一个接触元件。半导体部件连同所布置的接触装置被引入到具有至少一个电极的电镀浴内，以及将直流电压施加到电极和接触装置的连接元件上，其结果是电极的金属沉积在半导体部件的第一接触区域处。从原则上而言的问题在于，在这种情况下，沉积在晶片组合件上不均匀地发生，因为已经发现与晶片中心相比，沉积在边缘处以显著更大的程度发生。
【发明内容】
[0003]得知了所提及的状况，本发明的目的是提出一种方法以及相关联的设备，其使得接触金属层能够均匀地沉积到晶片上，更具体地而言能够均匀地沉积到存在于晶片组合件内的半导体部件上。
[0004]根据本发明的用于将第一接触金属层电沉积到存在于晶片组合件内并且以矩阵状方式布置的多个半导体部件的第一接触区域上的方法包括以下步骤，优选以该顺序进行:
[0005]a)提供晶片，即处于晶片组合件内的半导体部件，其中每个半导体部件具有至少一个PN结，从而相应地具有第一掺杂的体积区域和第二掺杂的体积区域，其中第一掺杂的体积区域邻接相应半导体部件的第一表面并在该处形成相应的第一接触区域，以及第二掺杂的体积区域邻接相应半导体部件的第二表面并在该处形成第二接触区域；
[0006]b)相对于晶片的第一表面、从而相对于半导体部件的第一表面布置非导电的均勾化装置，以及在与第一表面相反的第二表面处、以及优选还在晶片的边缘区域处布置电接触装置；
[0007]c)将晶片连同所布置的接触装置引入到具有电极的电镀浴内，其中所述电极的表面至少部分地包括第一接触金属，并且其中所述半导体部件的第一表面与电镀浴相接触；和
[0008]d)将电压(优选恒定或脉冲的直流电压)施加到电极和接触装置上，其结果是电流通过电镀浴在电极、半导体部件和接触装置之间流动，从而接触金属沉积在半导体部件的第一接触区域处，其中平均层厚度在半导体部件之间的变化小于5%。
[0009]特别有利的是第一金属接触层具有的厚度在I μ m至200 μ m之间，优选在5 μ m至20 μ m之间。
[0010]此外，同样有利的是第一金属接触层包括至少90%的铜，优选完全由铜构成。
[0011]特别是，有利的是晶片以液密的方式封装在接触装置内，使得其第二表面受到保护以防止与电镀浴接触，其中接触装置具有外部连接元件。
[0012]有利的配置是，均匀化装置与晶片的第一表面直接接触或与所述第一表面间隔开最多25毫米。
[0013]根据本发明的用于将第一接触金属层电沉积到存在于晶片组合件内并且以矩阵状方式布置的多个半导体部件的第一接触区域上的第一设备包括第一均匀化装置，其设计成相对于所述晶片布置，并且在这种情况下至少覆盖将被金属化的最外侧系列的半导体部件，并具有在这些被覆盖的将被金属化的半导体部件的每一个上方的切除部，所述切除部具有开口区域，所述开口区域占据所分配的半导体部件的第一接触区域的表面面积的最多90%，特别是最多80%。
[0014]其结果是，开口区域限制电镀液从而限制接触金属离子到达将被金属化的接触区域的自由通达(access)，其结果是在晶片上获得均匀的沉积。
[0015]在这种情况下，术语“系列”应理解成是指多个半导体部件，其大致位于围绕晶片中点的假想的同心圆上。最外侧系列的半导体部件从而在晶片边缘的方向上没有进一步相邻的半导体部件。在晶片中心方向上的进一步的系列具有来自进一步向外定位的系列的至少一个相邻的半导体部件。在正方形半导体部件的情况下，这意味着相关的半导体部件相邻于来自直接向外相邻系列的相邻半导体部件的至少一个边缘。术语“开口区域”应理解成是指所分配的切除部的区域，其具有平行于晶片表面的最小表面面积。开口区域的间距应理解成是指晶片的第一表面和开口区域之间的最小间距。
[0016]特别是在小的半导体部件的情况下，特别是半导体部件具有小于I平方毫米面积的情况下，可优选的是放弃切除部到半导体部件上的直接分配，并提供分配给一组半导体部件例如二极管的切除部。优选地，在此，所述切除部位于相对于晶片中点同心的圆上。这在原则上实现了与如上所述相同的效果，即限制接触金属离子到达半导体部件的自由通达。为了均匀的沉积，在这种情况下有必要将开口区域与接触区域的间距选择成足够大以便可在该组半导体部件上进行均匀的沉积。
[0017]优选的是切除部开口区域的表面面积从一系列到另一个系列以单调的方式(优选以严格单调的方式)从晶片边缘在晶片中心的方向上增加。
[0018]此外，优选的是切除部开口区域以圆形方式或以对应于所分配的半导体部件的基本形状、特别是其第一接触区域的基本形状的方式实现。
[0019]特别有利的配置是，均匀化装置直接承靠在晶片上，且切除部具有以与垂直方向成10°至45°之间的角度延伸的边缘，或者均匀化装置以与晶片间隔开的方式布置。
[0020]根据本发明的用于将第一接触金属层电沉积到存在于晶片组合件内并且以矩阵状方式布置的多个半导体部件的第一接触区域上的第二设备包括第二均匀化装置，其设计成相对于所述晶片布置，并且在这种情况下从晶片边缘以至少50%的程度覆盖将被金属化的最外侧系列的半导体部件。
[0021]在这种情况下特别有利的是，均匀化装置用支脚区域直接承靠于晶片上，并且所述支脚区域的边缘垂直于晶片的第一表面或以与垂直方向成10°至45°之间的角度延伸，或者均匀化装置以与晶片间隔开的方式布置。
[0022]也会有利的是，对于第一均匀化装置和第二均匀化装置而言，所述均匀化装置由非导电材料构成，所述材料优选是由聚芳基醚酮、优选由聚醚醚酮制成的耐高温塑料。
[0023]分配给均匀化装置并用于以液密的方式将晶片封装在接触装置内的密封装置有利地由实现为三元共聚弹性体的合成橡胶构成，优选由乙烯-丙烯-二烯橡胶构成。
[0024]不言而喻，本发明的不同配置，也就是说方法以及设备的不同配置，可以单独的方式或以任意组合的方式实现，以实现改进。特别是，上面提到的以及在此或下文解释的特征可不仅以所描述的组合的方式使用，而且还可以其它组合或独立的方式使用，而不脱离本发明的范围。
【附图说明】
[0025]本发明的进一步的解释、有利的细节和特征通过根据本发明的方法、根据本发明的设备、以及以这种方式或其它方式制造的半导体部件的在图1至图9中示意性地示出的示例性实施例的以下描述将变得清楚。
[0026]图1示出用于执行根据本发明的方法的一种设备。
[0027]图2示出通过相对于晶片布置的第二均匀化装置的三维剖视图。
[0028]图3示出通过相对于晶片布置的第一均匀化装置的三维剖视图。
[0029]图4以平面视图示出处于晶片组合件内的半导体部件。
[0030]图5示出相对于根据图4所示的处于晶片组合件内的半导体部件布置的第二均匀化装置。
[0031]图6示出通过相对于晶片布置的第二均匀化装置的二维剖视图。
[0032]图7示出通过相对于晶片布置的第一均匀化装置的另一配置的二维剖视图。