耐高溫處理的碳化硅背面金屬加厚方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種耐高溫處理的碳化硅背面金屬加厚方法，該方法包括以下步驟：1）在SiC晶片背面蒸發(fā)或者濺射一層金屬，退火后形成歐姆接觸；2）在背面歐姆接觸上蒸發(fā)或者濺射一層阻擋金屬；3）在SiC晶片正面涂一層樹(shù)脂，烘箱高溫烘烤固化樹(shù)脂；4）SiC晶片正面涂膠保護(hù)，濕法HF腐蝕，清洗甩干；5）在SiC晶片背面沉淀加厚金屬；6）去膠劃片，芯片燒結(jié)到載體上后做剪切力評(píng)估。優(yōu)點(diǎn)：解決了碳化硅功率器件經(jīng)過(guò)高溫處理以后，背面金屬不牢的問(wèn)題，通過(guò)在背面歐姆上濺射一層阻擋金屬，高溫處理后與擴(kuò)散到歐姆接觸表面的C結(jié)合，避免了形成游離的C層，保證了背面加厚金屬的牢固性和可靠性。
【專利說(shuō)明】耐高溫處理的碳化硅背面金屬加厚方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種背面金屬加厚方法，具體涉及的是一種耐高溫處理的碳化硅背面金屬加厚方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳化硅(SiC)材料因具有大的禁帶寬度(3.2eV)、高的臨界擊穿電場(chǎng)(達(dá)到4X106V/cm以上)、高的電子飽和速度(2X107cm/s)以及高的熱導(dǎo)率(4.9W/cm.K)等性能，在高溫、大功率、抗輻照等工作條件下具有明顯的優(yōu)勢(shì)，在通信、交通、能源等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]在碳化硅功率器件中，通常采用鎳(Ni)作為歐姆接觸金屬，在碳化硅圓片表面生長(zhǎng)一層高摻的外延，沉淀金屬鎳后，經(jīng)過(guò)高達(dá)1000°c的高溫退火以后，形成良好的歐姆接觸，其接比接觸電阻率可達(dá)到1Χ10ΛΙ cm2。但是，碳化硅的歐姆接觸形成過(guò)程中，由于鎳和碳化硅反應(yīng)形成鎳硅合物(NixSiy),將會(huì)析出碳(C)，歐姆退火過(guò)程中，由于高溫退火時(shí)間較短，碳還沒(méi)有擴(kuò)散到表面，由于碳的擴(kuò)散系數(shù)與時(shí)間和溫度成正比例關(guān)系，在較高溫較長(zhǎng)時(shí)間下，這種碳就會(huì)擴(kuò)散到歐姆接觸表面，形成游離的碳層，這時(shí)候再進(jìn)行金屬加厚工藝，會(huì)導(dǎo)致加厚金屬的粘附性非常的差。
[0004]針對(duì)上訴問(wèn)題，通常可通過(guò)濕法腐蝕和干法刻蝕來(lái)去除背面析出來(lái)的碳，其中濕法腐蝕用的強(qiáng)酸會(huì)腐蝕器件正面，干法刻碳化硅背面，會(huì)對(duì)碳化硅晶片和刻蝕設(shè)備腔體造成污染，這兩方法都會(huì)損傷碳化硅器件的電性能，并產(chǎn)生可靠性隱患，因此，不用去除碳層，同時(shí)背面金屬粘附性良好的碳化硅背面金屬加厚工藝開(kāi)發(fā)是非常重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出的一種耐高溫處理的碳化硅背面金屬加厚方法，其目的是解決現(xiàn)有工藝所存在的上述不足，通過(guò)合金的方法束縛住高溫處理后游離出來(lái)的碳，不影響器件電學(xué)性能的同時(shí)，提高碳化硅器件背面加厚金屬的粘附性和器件的可靠性。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案包括以下步驟:
1)在SiC晶片背面蒸發(fā)或?yàn)R射一層金屬，退火后形成歐姆接觸；
2)在背面歐姆接觸上蒸發(fā)或?yàn)R射一層阻擋金屬；
3)在SiC晶片正面涂一層用于高壓保護(hù)的樹(shù)脂，經(jīng)過(guò)烘箱高溫烘烤固化；
4)SiC晶片正面涂膠保護(hù)，濕法HF腐蝕，清洗甩干；
5)在SiC晶片背面沉淀加厚金屬；
6 )去膠劃片，做剪切力評(píng)估。
[0007]本發(fā)明的有益效果:該方法解決了由高溫處理后碳化硅背面歐姆接觸析出游離碳層引起的金屬粘附性問(wèn)題，同時(shí)不需要采用濕法腐蝕或者干法刻蝕工藝，工藝簡(jiǎn)單，無(wú)工藝污染，降低了工藝成本；采用這種耐高溫處理的碳化硅背面金屬加厚方法研制的器件，電學(xué)性能和可靠性良好，背面金屬粘附性良好且耐高溫處理?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0008]附圖1是SiC圓片示意圖。
[0009]附圖2是SiC圓片背面做了歐姆接觸后的剖面示意圖。
[0010]附圖3是SiC圓片背面歐姆接觸上沉淀一層阻擋金屬后的剖面示意圖。
[0011]附圖4是SiC圓片正面涂一層樹(shù)脂后的剖面示意圖。
[0012]附圖5是SiC圓片正面涂膠保護(hù)后的剖面示意圖。
[0013]附圖6是背面金屬加厚以后的剖面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]耐高溫處理的碳化硅背面金屬加厚方法，該方法包括以下步驟:
1)在SiC晶片背面蒸發(fā)或者濺射一層金屬，退火后形成歐姆接觸；
2)在背面歐姆接觸上蒸發(fā)或者濺射一層阻擋金屬；
3)在SiC晶片正面涂一層樹(shù)脂，烘箱高溫烘烤固化樹(shù)脂；
4)SiC晶片正面涂膠保護(hù)，濕法HF腐蝕，清洗甩干；
5)在SiC晶片背面沉淀加厚金屬；
6)去膠劃片，芯片燒結(jié)到載體上后做剪切力評(píng)估。
[0015]所述在SiC晶片背面蒸發(fā)或者派射一層金屬10nm的Ni金屬，1000C退火1min后形成良好的歐姆接觸；10nm的Ni金屬在高溫快速退火中，沒(méi)有全部與SiC反應(yīng)，表層沒(méi)有和SiC反應(yīng)的Ni還比較致密，阻擋了碳的析出，所以此時(shí)觀察不到背面有發(fā)黑的碳析出，如圖2所示。
[0016]所述在背面歐姆接觸上濺射一層阻擋金屬包括W，Ti，WTi, WiTiAuTi,厚度為1nm?300nm,采用蒸發(fā)或者派射的方式形成,如圖3所示。
[0017]所述在SiC晶片正面涂一層樹(shù)脂是4Mm厚的樹(shù)脂層，烘箱加熱溫度從25°C開(kāi)始，多段2h加熱到400°C，然后在400°C恒溫2h后，降溫到室溫；經(jīng)過(guò)次高溫處理以后，碳擴(kuò)到了阻擋金屬層，與W、Ti或者其合金結(jié)合，防止了碳向金屬表面的擴(kuò)散，避免在表面形成游離的碳層，影響加厚金屬的粘附性，如圖4所示。
[0018]所述SiC晶片正面涂膠保護(hù)，濕法HF腐蝕，是質(zhì)量配比濃度為20%的HF%處理lmin,如圖5所示。
[0019]所述在SiC晶片背面沉淀加厚金屬是經(jīng)過(guò)步驟4)以后，背面蒸發(fā)、濺射或者電鍍IMm?6Mm的加厚金屬，背面加厚金屬包括Au, Ag, NiAu, NiAg, TiNiAu, TiNiAg ;去膠后劃片，如圖6所示。
[0020]所述背面歐姆金屬還包括Ni，Ti，Gr，Mo，W及其合金，退火溫度為600°C?1100°C。[0021 ] 所述背面歐姆上濺射一層阻擋金屬，此阻擋金屬包括W，Ti，WTi，WiTiAuTi，厚度為1nm?300nm,采用蒸發(fā)或者派射的方式形成。
[0022]所述在SiC晶片正面涂一層樹(shù)脂，樹(shù)脂層為苯并環(huán)丁烯(BCB)或者聚酰亞胺，烘箱烘烤溫度為100°C?500°C，烘烤時(shí)間為Ih?12h。
[0023]所述HF的質(zhì)量配比濃度為5%?10%，或30%?50%，處理的時(shí)間為1s?9min。
【權(quán)利要求】
1.耐高溫處理的碳化硅背面金屬加厚方法，該方法包括以下步驟: 1)在SiC晶片背面蒸發(fā)或者濺射一層金屬，退火后形成歐姆接觸； 2)在背面歐姆接觸上蒸發(fā)或者濺射一層阻擋金屬； 3)在SiC晶片正面涂一層樹(shù)脂，烘箱高溫烘烤固化樹(shù)脂； 4)SiC晶片正面涂膠保護(hù)，濕法HF腐蝕，清洗甩干； 5)在SiC晶片背面沉淀加厚金屬； 6)去膠劃片，芯片燒結(jié)到載體上后做剪切力評(píng)估。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫處理的碳化硅背面金屬加厚方法，其特征是所述在SiC晶片背面蒸發(fā)或者濺射一層金屬10nm的Ni金屬，1000C退火1min后形成良好的歐姆接觸；10nm的Ni金屬在高溫快速退火中，沒(méi)有全部與SiC反應(yīng)，表層沒(méi)有和SiC反應(yīng)的Ni還比較致密，阻擋了碳的析出，所以此時(shí)觀察不到背面有發(fā)黑的碳析出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫處理的碳化硅背面金屬加厚方法，其特征是所述在背面歐姆接觸上濺射一層阻擋金屬包括W，Ti，WTi, WiTiAuTi,厚度為1nm?300nm，采用蒸發(fā)或者濺射的方式形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫處理的碳化硅背面金屬加厚方法，其特征是所述在SiC晶片正面涂一層樹(shù)脂是4Mm厚的樹(shù)脂層，烘箱加熱溫度從25°C開(kāi)始，多段2h加熱到400°C，然后在400°C恒溫2h后，降溫到室溫；經(jīng)過(guò)次高溫處理以后，碳擴(kuò)到了阻擋金屬層，與W、Ti或者其合金結(jié)合，防止了碳向金屬表面的擴(kuò)散，避免在表面形成游離的碳層，影響加厚金屬的粘附性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫處理的碳化硅背面金屬加厚方法，其特征是所述SiC晶片正面涂膠保護(hù)，濕法HF腐蝕，是質(zhì)量配比濃度為20%的HF%處理lmin。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫處理的碳化硅背面金屬加厚方法，其特征是所述在SiC晶片背面沉淀加厚金屬是經(jīng)過(guò)步驟4)以后，背面蒸發(fā)、濺射或者電鍍IMffl?6Mm的加厚金屬，背面加厚金屬包括Au，Ag，NiAu, NiAg, TiNiAu, TiNiAg ;去膠后劃片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫處理的碳化硅背面金屬加厚方法，其特征是所述背面歐姆金屬還包括Ni，Ti，Gr，Mo，W及其合金，退火溫度為600°C?1100°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫處理的碳化硅背面金屬加厚方法，其特征是所述背面歐姆上濺射一層阻擋金屬，此阻擋金屬包括W，Ti，WTi，WiTiAuTi，厚度為1nm?300nm，采用蒸發(fā)或者濺射的方式形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的耐高溫處理的碳化硅背面金屬加厚方法，其特征是所述在SiC晶片正面涂一層樹(shù)脂，樹(shù)脂層為苯并環(huán)丁烯或者聚酰亞胺，烘箱烘烤溫度為100°C?500°C，烘烤時(shí)間為Ih?12h。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的耐高溫處理的碳化硅背面金屬加厚方法，其特征是所述HF的質(zhì)量配比濃度為5%?10%，或30%?50%，處理的時(shí)間為1s?9min。
【文檔編號(hào)】H01L21/285GK104037075SQ201410259946
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】陶永洪, 柏松 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所