專利名稱：帶有鋁電極和金屬化電極的半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有鋁電極和金屬化電極的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件具有半導(dǎo)體基片和形成在該半導(dǎo)體基片一個(gè)面上的鋁電極。例如，在與美國(guó)專利No.6693350等對(duì)應(yīng)的日本專利公開(kāi)文本No.2002-110893以及與美國(guó)專利公開(kāi)文本No.2003-0022464A1對(duì)應(yīng)的日本專利公開(kāi)文本No.2003-110064中公開(kāi)了這種器件。散熱器等被焊接在鋁電極上。
在這種器件中，通過(guò)使用在日本專利公開(kāi)文本No.S63-305532公開(kāi)的凸塊電極(bump electrode)方法，在布置在半導(dǎo)體基片一個(gè)面上的鋁電極上形成保護(hù)膜。然后，在保護(hù)膜內(nèi)形成開(kāi)孔。在透過(guò)保護(hù)膜的開(kāi)孔而暴露出來(lái)的鋁電極的表面上形成用于焊接或用于接合線的金屬化電極。
該金屬化電極由化學(xué)鍍Ni/Au鍍膜制成或者是由通過(guò)物理氣相沉積方法(即PVD方法)沉積的Ni/Au膜制成。該Ni/Au鍍膜由在鋁電極表面形成的鎳鍍膜以及該鎳鍍膜上的金鍍膜構(gòu)成。
這里，當(dāng)該金屬化電極是通過(guò)使用鍍法(plating method)或類似方法而形成在鋁電極上時(shí)，在形成金屬化電極之前要用濕蝕刻法將鋁電極表面上的氧化膜去除。這樣就改善了金屬化電極的沉積特性。
一般而言，在該半導(dǎo)體基片的一個(gè)面上形成有中間層絕緣膜。鋁電極覆蓋在該絕緣膜上。該鋁電極具有與圖形化絕緣膜的形狀相對(duì)應(yīng)的凸部和凹部。從而，金屬化電極的表面也具有凹部和凸部。當(dāng)在該金屬化電極上形成焊料層時(shí)，焊接過(guò)程中的熱量會(huì)形成焊料擴(kuò)散層。該焊料擴(kuò)散層是通過(guò)金屬化電極和焊料層的互相擴(kuò)散而形成的。
金屬化電極中的顆粒尺寸越大，焊料層的擴(kuò)散速度就越大。因此，金屬化電極表面上的凹部和凸部最好是小的。當(dāng)焊料擴(kuò)散層的厚度大到使得該焊料擴(kuò)散層接近鋁電極時(shí)，該焊料層會(huì)從鋁電極上脫落。
而且，當(dāng)將接合線接合到金屬化電極上時(shí)，接合線和金屬化電極之間的接合強(qiáng)度變小。而且，當(dāng)金屬化電極上的凹部和凸部是大的時(shí)，金屬化電極和中間層絕緣膜之間的距離就變小了。結(jié)果是，金屬化電極會(huì)接觸到該中間層絕緣膜，以致會(huì)出現(xiàn)諸如Vt故障的電氣故障。
特別地，當(dāng)將金屬散熱器焊接在金屬化電極上時(shí)，金屬散熱器和金屬化電極之間的接合強(qiáng)度的耐久性變短。這是因?yàn)楹噶蠈?0中的錫由于熱過(guò)程而快速擴(kuò)散到金屬化電極內(nèi)。
上述問(wèn)題不僅是在金屬化電極是由鍍膜制成的情況下出現(xiàn)，而且也在金屬化電極是由PVD膜制成的情況下出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種具有鋁電極和金屬化電極的半導(dǎo)體器件。
一種半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體基片；布置在所述基片的表面上的鋁電極；布置在鋁電極上并且具有開(kāi)孔的保護(hù)膜；和透過(guò)保護(hù)膜的開(kāi)孔而布置在鋁電極的表面上的金屬化電極。所述鋁電極的表面包括凹部。所述凹部具有開(kāi)口側(cè)和底部側(cè)，底部側(cè)比開(kāi)口側(cè)寬。
防止形成在鋁電極上的金屬化電極透入鋁電極的凹部?jī)?nèi)，因此金屬化電極的凹部和凸部就變小了。這樣就改善了鋁電極的接合性能。而且減少了器件的電氣故障。
可選擇地，所述凹部可以以這樣的方式提供，即蝕刻鋁電極的表面，以便將金屬化電極層疊在鋁電極的被蝕刻表面上，并且所述金屬化電極是能在金屬化電極的表面上進(jìn)行焊接或線接合(wire bonding)的。
可選擇地，所述凹部的底部側(cè)以這樣的方式提供，即蝕刻鋁電極中的鋁顆粒的內(nèi)部。而且，所述凹部的開(kāi)口側(cè)以這樣的方式提供，即蝕刻鋁電極中的鋁顆粒的顆粒邊界。


參考附圖，從下文的詳細(xì)描述將會(huì)明顯看出本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。附圖中圖1是示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的橫截面圖；圖2A是示出了第一實(shí)施例的器件的發(fā)射極的局部放大橫截面圖；
圖2B是示出了圖2A所示器件中鋁電極和金屬化電極的交界面的局部放大橫截面圖；圖3A～圖3C是解釋在第一實(shí)施例的器件中形成發(fā)射極和門極的方法的局部放大橫截面圖；圖4的圖示出了在第一實(shí)施例的器件中距離與焊接缺陷率之間的關(guān)系；圖5的圖示出了在第一實(shí)施例的器件中距離與Vt缺陷率之間的關(guān)系；圖6是示出在本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中鋁電極和金屬化電極的層疊結(jié)構(gòu)的的局部放大橫截面圖；圖7A～圖7C是作為第一實(shí)施例的比較來(lái)解釋形成金屬化電極的方法的局部放大橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施例)發(fā)明人已初步研究了金屬化電極和焊料層之間的接合。圖7A～圖7C中示出了用Ni/Au鍍法在鋁電極上形成金屬化電極的示例方法。中間層絕緣膜4形成在半導(dǎo)體基片1的一個(gè)面上。該絕緣膜4是圖形化的并且在門極和發(fā)射極之間電絕緣。通過(guò)使用濺射法或氣相沉積法將鋁電極11沉積在基片1的該一個(gè)面上，以覆蓋該絕緣膜4。
如圖7A所示，該鋁電極11具有與絕緣膜4相對(duì)應(yīng)的凸部和凹部。然后，通過(guò)蝕刻該鋁電極11的表面，將形成在鋁電極11上的氧化膜去除。如圖7B所示，金屬化電極13形成在鋁電極11上。該金屬化電極13包括鎳鍍層13a和金鍍層13b，它們以此順序?qū)盈B在鋁電極11上。
在去除了鋁電極11上的氧化膜的情況下，當(dāng)鋁電極表面的蝕刻量變大時(shí)，則鋁電極11表面上的凹部和凸部也變得更大了。這樣就在金屬化電極13的表面上形成了凹部和凸部。
如圖7C所示，當(dāng)在具有大的凹部和凸部的金屬化電極13表面上形成焊料層60時(shí)，焊料擴(kuò)散層60a的厚度也變得更大了。該焊料擴(kuò)散層60a是通過(guò)焊接過(guò)程中的熱量形成的。這種焊料擴(kuò)散層60a是通過(guò)金屬化電極13和焊料層60之間的互相擴(kuò)散而形成的。當(dāng)該金屬化電極13是由Ni/Au鍍層制成時(shí)，該焊料擴(kuò)散層60a是由金屬化電極13中的鎳和焊料層60中的錫的混合物制成。
當(dāng)金屬化電極13的顆粒尺寸變得更大時(shí)，焊料層60的擴(kuò)散速度也變得更大。因此，金屬化電極13表面上的凹部和凸部最好是小的。當(dāng)焊料擴(kuò)散層60a的厚度變大到使得該焊料擴(kuò)散層60a接近鋁電極11時(shí)，該焊料層60會(huì)從鋁電極11上脫落。
而且，當(dāng)將接合線接合到具有大的凹部和凸部的金屬化電極13上時(shí)，接合線和金屬化電極13之間的接合強(qiáng)度變小。而且，當(dāng)金屬化電極13上的凹部和凸部是大的時(shí)，金屬化電極13和中間層絕緣膜4之間的間距就變小了。結(jié)果是，金屬化電極13會(huì)接觸到該中間層絕緣膜4，以致會(huì)出現(xiàn)諸如Vt故障的的電氣故障。
特別地，當(dāng)將金屬散熱器焊接在金屬化電極13上時(shí)，金屬散熱器和金屬化電極13之間的接合強(qiáng)度的耐久性變短。這是因?yàn)楹噶蠈?0中的錫由于熱過(guò)程而快速擴(kuò)散到該金屬化電極內(nèi)。
考慮到上述因素，制造出了按照本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件100，如圖1所示。圖2A示出了發(fā)射極2的周圍，而圖2B示出了鋁電極11和金屬化電極13之間的交界面。
該器件100包括半導(dǎo)體片10、散熱器20、30、40和樹(shù)脂模50。該片10包括IGBT(即絕緣門極雙極性晶體管)。該片10通過(guò)焊料層60被散熱器20、30、40夾住。樹(shù)脂模50密封住該片10。這種結(jié)構(gòu)被定義為雙面焊接模結(jié)構(gòu)。
該片10包括諸如硅基片的半導(dǎo)體基片1?；?的厚度等于或小于250μm。該片10亦即基片1包括前表面1a和后表面1b。前表面1a是器件成形表面，而后表面1b與前表面1a相對(duì)。在圖1中，前表面1a布置在片10的上側(cè)，而后表面1b布置在片10的下側(cè)。
發(fā)射極2和門極3形成在片10的前表面1a上，而集電極5形成在片10的后表面1b上。第一散熱器20通過(guò)焊料層60接合至發(fā)射極2。第二散熱器30通過(guò)焊料層60接合至第一散熱器20。
接合線70連接至門極3，使得該門極3通過(guò)接合線70電連接至引線80。用于連接到外部電路的引線80布置在片10的周邊上。
第三散熱器40通過(guò)焊料層60接合到集電極5上。該焊料層60是由無(wú)鉛焊料制成，諸如Sn-Ag-Cu焊料和Sn-Ni-Cu焊料。
散熱器20、30、40是由具有良導(dǎo)熱性的材料制成，例如銅。該接合線70是由鋁或金制成。該接合線70通過(guò)傳統(tǒng)的線接合法(wirebonding method)接合到門極3上。
圖2A和2B中示出了發(fā)射極2的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。門極3的詳細(xì)結(jié)構(gòu)差不多與發(fā)射極2相同。雖然發(fā)射極2是接合到焊料層60上，而門極3是接合到接合線70上。
如圖2A所示，鋁制的鋁電極11形成在基片1的前表面1a上。該鋁電極11是用諸如濺射法和氣相沉積法的PVD方法形成的鋁膜。鋁電極11的厚度例如是1μm。特別地，該鋁電極是由純鋁、Al-Si或Al-Si-Cu制成。
中間層絕緣膜4形成在半導(dǎo)體基片1的前表面1a上。該絕緣膜4是圖形化的并且在門極和發(fā)射極之間電絕緣。該鋁電極11布置在基片1的前表面1a上，以覆蓋住該中間層絕緣膜4。
用濕蝕刻法蝕刻鋁電極11的表面，以去除形成在鋁電極11上的氧化膜。在這種蝕刻過(guò)程中，在鋁電極11的表面上形成凹部11a，如圖2B所示。
由于顆粒邊界位于絕緣膜4之間，因此該凹部11a也形成在絕緣膜4之間。這是因?yàn)樵诔练e鋁電極11的時(shí)候，容易從絕緣膜4的頂部形成并生長(zhǎng)出顆粒來(lái)。特別地，顆粒容易從絕緣膜4的拐角處形成。
在蝕刻鋁電極11的表面時(shí)，鋁電極11中具有低的膜密度的部分比具有高的膜密度的部分更容易被蝕刻掉。因此，在蝕刻過(guò)程之后，該凹部11a容易形成在絕緣膜4之間的鋁電極11的表面上。鋁電極11的凹部11a具有這樣的形狀，即其底部側(cè)比凹部11a的開(kāi)口側(cè)更寬。特別地，凹部的開(kāi)口側(cè)具有定義為W1的尺寸，而凹部11a的底部側(cè)具有另一個(gè)定義為W2的尺寸。該尺寸W1小于尺寸W2。
該凹部11a的上述形狀以這樣的方式實(shí)現(xiàn)，即在凹部11a的底部上蝕刻鋁電極11中鋁顆粒的內(nèi)部，該內(nèi)部不是鋁電極11中鋁的顆粒邊界，使得凹部11a的底部寬于凹部11a的開(kāi)口。在這里，蝕刻鋁電極11中鋁顆粒的顆粒邊界而形成凹部11a的開(kāi)口。
用顯微鏡觀察凹部11a的橫截面。沿著在鋁電極11的厚度方向上延伸的顆粒邊界蝕刻該凹部11a的開(kāi)口側(cè)。在該邊界的中間處，沿著橫向方向也就是鋁電極11的表面方向蝕刻該鋁電極11，以便蝕刻的是顆粒內(nèi)部而不是顆粒邊界。這樣，該凹部11a的底部就變得更寬了。
傳統(tǒng)地，是沿著在鋁電極的厚度方向上延伸的顆粒邊界對(duì)鋁電極進(jìn)行蝕刻。所以，該凹部變得更深，以致于鋁電極上的凹部和凸部變得更大。
然而，在本實(shí)施例中，是對(duì)該凹部11a的底部側(cè)上的鋁電極11中的顆粒內(nèi)部進(jìn)行蝕刻，所以該凹部11a是比較淺的。這樣，鋁電極11的凹部和凸部就變得更小了。通過(guò)控制蝕刻條件諸如蝕刻劑的組成和蝕刻溫度來(lái)形成這種凹部11a。
在圖2B中，鋁電極11的凹部11a的底部與絕緣膜4的拐角4a之間的距離W3等于或大于0.5μm。優(yōu)選地，該距離W3等于或大于0.9μm。
如圖2A所示，電絕緣材料制成的保護(hù)膜12形成在鋁電極11上。該保護(hù)膜12例如是由聚酰亞胺樹(shù)脂制成。該保護(hù)膜12通過(guò)旋涂法形成。
在保護(hù)膜12上形成開(kāi)孔12a，使得鋁電極11的表面從保護(hù)膜12中暴露出來(lái)。該開(kāi)孔例如是通過(guò)蝕刻過(guò)程連同光刻法形成的。透過(guò)開(kāi)孔12a而暴露出來(lái)的鋁電極11表面具有該凹部11a。該金屬化電極13形成在鋁電極11上。發(fā)射極2上的金屬化電極13用于焊接，而門極3上的金屬化電極用于線接合。
該金屬化電極13用鍍法形成，并且是由Ni/Au層疊鍍膜、Cu鍍膜或Ni-Fe合金鍍膜等制成。在本實(shí)施例中，該金屬化電極13是由化學(xué)鍍Ni/Au鍍膜制成，它包括鎳鍍層13a和金鍍層13b。該鎳鍍層13a通過(guò)化學(xué)鍍方法形成在鋁電極11的表面上，而金鍍層13b通過(guò)化學(xué)鍍方法形成在該鎳鍍層13a上。因此，該金屬化電極13是由層疊的膜形成的。相比于現(xiàn)有技術(shù)，該金屬化電極13的凹部和凸部變得更小了。
該鎳鍍層13a的厚度在3μm至7μm的范圍內(nèi)。該金鍍層13b的厚度在0.04μm至0.2μm的范圍內(nèi)。在本實(shí)施例中，該鎳鍍層13a的厚度為5μm，而該金鍍層13b的厚度為0.1μm。
該金屬化電極13用無(wú)鉛焊料制成的焊料層60接合到第一金屬散熱器20上。這樣，鋁電極11通過(guò)金屬化電極13接合到焊料層60。片10上的發(fā)射極2和門極3由鋁電極11和金屬化電極13的層疊膜制成。形成發(fā)射極2和門極3的方法如下所述。
首先，如圖3A所示，鋁電極11通過(guò)諸如濺射法和氣相沉積法的PVD方法形成在基片1的前表面12a上。在這里，鋁電極11的表面可以光滑地形成。通過(guò)控制沉積條件，可以光滑地形成鋁電極11的表面。這樣，在蝕刻鋁電極11的表面之后，鋁電極11表面的凹部和凸部變得更小了。相應(yīng)地，布置在鋁電極11上的金屬化電極13的凹部和凸部也變得更小了。
然后，通過(guò)旋涂法或類似方法在鋁電極11上形成保護(hù)膜12。通過(guò)光刻法或類似方法在保護(hù)膜12中形成開(kāi)孔12a。用鋁蝕刻劑通過(guò)濕蝕刻法對(duì)透過(guò)保護(hù)膜12的開(kāi)孔12a而暴露出來(lái)的鋁電極11的表面進(jìn)行蝕刻。在這個(gè)蝕刻過(guò)程中，去除了鋁電極11表面上的氧化膜。這樣就形成了凹部11a，并且清潔了鋁電極的表面。
接下來(lái)，如圖3B所示，在帶有凹部11a的鋁電極11的表面上形成金屬化電極13。該金屬化電極13是通過(guò)化學(xué)鍍方法由化學(xué)鍍Ni/Au鍍膜形成的。這樣就形成了發(fā)射極2和門極3，其中每一個(gè)都包括鋁電極11和金屬化電極13。
接下來(lái)，如圖3C所示，金屬化電極13通過(guò)焊料層60接合到第一散熱器20上。在焊接之后，焊料擴(kuò)散層60a形成在焊料層60和金屬化電極13之間。該金鍍層13b基本上就消失了。該焊料擴(kuò)散層是由Ni-Sn擴(kuò)散層制成，該Ni-Sn擴(kuò)散層由錫和鎳形成。
在這里，通過(guò)濺射法或類似方法，將集電極4形成在基片1的幾乎整個(gè)后表面1b上。用焊料層60將該集電極4接合到第三散熱器40上。該集電極4例如是由Ti/Ni/Au膜制成。特別地，通過(guò)濺射法或類似方法，以Ti層、Ni層和Au層這樣的順序形成在基片1的后表面1b上。
該樹(shù)脂模50成形在第二散熱器30和第三散熱器40之間，使得第二和第三散熱器30、40之間的部件都被該樹(shù)脂模50密封。引線80用樹(shù)脂模50密封。特別地，引線80和接合線70之間的連接部使用樹(shù)脂模50密封的。該樹(shù)脂模50例如是由傳統(tǒng)的成形樹(shù)脂(molding resin)如環(huán)氧樹(shù)脂制成，它適用于電子設(shè)備。該樹(shù)脂模50是使用模具而通過(guò)傳遞模塑法等方法形成的。
這樣就完成了器件100。在該器件100中，在片10中產(chǎn)生的熱量通過(guò)具有良導(dǎo)熱性的焊料層60被傳輸?shù)缴崞?0、30、40，使得該熱量被輻射到器件100的外部。這樣，熱量從片10的兩個(gè)面1a、1b輻射出來(lái)。而且，每個(gè)散熱器20、30、40都充當(dāng)了連接至該片10的電通路。特別地，片10的發(fā)射極2通過(guò)第一和第二散熱器20、30電連接至外部電路。片10的集電極4通過(guò)第三散熱器40電連接至外部電路。
接下來(lái)，該器件100的裝配方法如下文所述。準(zhǔn)備好具有電極2、3、4的片100。然后，將焊料裝在每個(gè)電極2～4上。通過(guò)焊料層60將第一和第三散熱器20、40接合到片10上。用線接合方法將門極3和引線80通過(guò)接合線70電連接。然后，通過(guò)焊料層60將第二散熱器30接合到第一散熱器20的外部。然后，形成樹(shù)脂模50，從而完成該器件100。
在該器件100中，形成在鋁電極11表面上的凹部11a具有比凹部11a的底部側(cè)狹窄的開(kāi)口側(cè)。相應(yīng)地，金屬化電極13不容易透入該凹部11a，所以金屬化電極13的凹部和凸部就變小了。這樣就改善了鋁電極11的接合強(qiáng)度。而且，改善了鋁電極11的電連接。
由于金屬化電極13的凹部和凸部是小的，所以在金屬化電極13上形成焊料層60時(shí)就限制了焊料擴(kuò)散層60a的生長(zhǎng)。這樣就改善了鋁電極11的接合性能。在這里，由于金屬化電極13中的顆粒邊界是小的，所以擴(kuò)散速率也是小的；并因而，焊料擴(kuò)散層60a就變薄了。這樣就改善了發(fā)射極2和焊料層60之間的接合性能。而且，由于金屬化電極13的凹部和凸部是小的，所以改善了門極3和接合線70之間的接合性能。
鋁電極11的凹部11a的形狀形成為這樣，即對(duì)于那些不是顆粒邊界而是處于凹部11a的底部側(cè)上的鋁電極中的鋁顆粒的內(nèi)部進(jìn)行蝕刻。這樣，凹部11a的底部側(cè)就變得比凹部11a的開(kāi)口側(cè)寬。而且，凹部11a變得更淺了，也就是說(shuō)凹部11a的深度變得更小了。這樣，鋁電極11的蝕刻量就可以最小化，使得鋁電極的凹部和凸部變小。此外，當(dāng)凹部11a是淺的時(shí)候，凹部11a的底部(對(duì)應(yīng)于金屬化電極13a的底部)與絕緣膜4之間的距離W3就變大了。這樣就防止出現(xiàn)諸如Vt故障的電氣故障。在這里，是刻蝕鋁電極11中的鋁顆粒邊界而形成凹部11a的開(kāi)口部的。
凹部11a的底部和絕緣膜4之間的距離W3優(yōu)選等于或大于0.5μm。更優(yōu)選地，該距離W3等于或大于0.9μm。其原因如下文所述。
圖4示出了距離W3和和焊接缺陷率之間的關(guān)系。圖5示出了距離W3與Vt缺陷率之間的關(guān)系。在這里，焊接缺陷率表示對(duì)于器件100，在將鋁電極11與焊料層60焊接時(shí)，焊接熱量將鋁電極11從焊料層60分離的百分率。Vt缺陷率表示器件100具有反常Vt特性的百分率。
當(dāng)距離W3等于或大于0.5μm時(shí)，焊接缺陷率變得很小。這樣，在這種情況下，在焊接鋁電極11時(shí)就限制了由焊料擴(kuò)散層60a造成的接合故障。當(dāng)距離W3等于或大于0.9μm時(shí)，Vt缺陷率變得很小。
焊料層60是由無(wú)鉛焊料制成。該無(wú)鉛焊料不包括鉛。因此，使用無(wú)鉛焊料有助于環(huán)保。但是，由于無(wú)鉛焊料比傳統(tǒng)的鉛焊料更硬，因此施加到金屬化電極13上的應(yīng)力也變大了。而且，由于無(wú)鉛焊料中的錫含量大，因此在焊接鋁電極11時(shí)容易形成焊料擴(kuò)散層60a。因此，當(dāng)焊料層60時(shí)由無(wú)鉛焊料制成時(shí)，在傳統(tǒng)的半導(dǎo)體器件中，鋁電極容易從金屬化電極上脫落。另一方面，在按照該第一實(shí)施例的器件100中，改善了鋁電極11和金屬化電極13之間的接合強(qiáng)度，使得鋁電極11不會(huì)從金屬化電極13上脫落。
該金屬化電極13通過(guò)焊料層60接合到第一散熱器20。也改善了第一散熱器20和金屬化電極13之間的接合強(qiáng)度。
進(jìn)一步，基片1的厚度等于或小于250μm。當(dāng)基片1的厚度大時(shí)，在鋁電極是被焊接的情況下，熱應(yīng)力也變得更大。為了控制焊料層60的擴(kuò)散，將基片1的厚度設(shè)定為等于或小于250μm。
盡管器件100具有雙面焊接模結(jié)構(gòu)，但是器件100也可以是其它類型的器件，只要是該器件包括半導(dǎo)體基片1、布置在基片1上的鋁電極11、布置在鋁電極11上并且具有開(kāi)孔12a的保護(hù)膜12、以及布置在透過(guò)開(kāi)孔12a而暴露出來(lái)的鋁電極表面上的金屬化電極13。
(第二實(shí)施例)圖6示出了按照本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件。具體地，圖6示出了鋁電極11和金屬化電極13的層疊結(jié)構(gòu)。用諸如濺射法和氣相沉積法的PVD方法形成金屬化電極13。該金屬化電極13的厚度例如包括0.2μm厚的鈦層13c、0.5μm厚的鎳層13d和0.1μm厚的金層13e。
該第二實(shí)施例具有與第一實(shí)施例相同的優(yōu)點(diǎn)。具體地，布置在鋁電極11上的金屬化電極13的凹部和凸部更小，以便改善鋁電極11的接合強(qiáng)度。而且減少了器件的電氣故障。
雖然本發(fā)明是參考其優(yōu)選實(shí)施例來(lái)描述的，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于這些優(yōu)選實(shí)施例和結(jié)構(gòu)。本發(fā)明意欲覆蓋各種變型和等價(jià)方案。此外，盡管這些各種組合和構(gòu)造是優(yōu)選的，但是包括更多、更少或僅為單個(gè)元件的其它組合和構(gòu)造也在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體基片(1)；布置在所述基片(1)的表面上的鋁電極(11)；布置在鋁電極(11)上并且具有開(kāi)孔(12a)的保護(hù)膜(12)；和透過(guò)保護(hù)膜(12)的開(kāi)孔(12a)而布置在鋁電極(11)的表面上的金屬化電極(13)，其中所述鋁電極(11)的表面包括凹部(11a)，并且所述凹部(11a)具有開(kāi)口側(cè)和底部側(cè)，底部側(cè)比開(kāi)口側(cè)寬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述凹部(11a)以這樣的方式提供，即蝕刻鋁電極(11)的表面，以便將金屬化電極(13)層疊在鋁電極(11)的被蝕刻表面上，并且所述金屬化電極(13)是能在金屬化電極(13)的表面上進(jìn)行焊接或線接合的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件，其中所述凹部(11a)的底部側(cè)以這樣的方式提供，即蝕刻鋁電極(11)中的鋁顆粒的內(nèi)部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件，其中所述凹部(11a)的開(kāi)口側(cè)以這樣的方式提供，即蝕刻鋁電極(11)中的鋁顆粒的顆粒邊界。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的器件，還包括布置在基片(1)的表面上的中間層絕緣膜(4)，其中所述中間層絕緣膜(4)具有預(yù)定的圖案，所述鋁電極(11)覆蓋所述中間層絕緣膜(4)，所述鋁電極(11)的凹部(11a)的底部與中間層絕緣膜(4)之間的距離等于或大于0.5μm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的器件，其中所述凹部(11a)的底部與中間層絕緣膜(4)之間的距離等于或大于0.9μm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的器件，其中制造所述鋁電極(11)的材料選自純鋁、Al-Si和Al-Si-Cu。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的器件，其中所述金屬化電極(13)包括鎳鍍層(13a)和金鍍層(13b)，所述鎳鍍層(13a)和金鍍層(13b)以此順序?qū)盈B在鋁電極(11)的表面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的器件，其中所述鎳鍍層(13a)和所述金鍍層(13b)是通過(guò)化學(xué)鍍方法提供的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的器件，其中所述金屬化電極(13)是通過(guò)物理氣相沉積方法提供的。
11.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的器件，其中所述金屬化電極(13)能用無(wú)鉛焊料進(jìn)行焊接。
12.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的器件，其中所述金屬化電極(13)通過(guò)焊料層(60)連接至金屬散熱器(20)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的器件，其中所述基片(1)具有等于或小于250μm的厚度。
全文摘要
一種半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體基片(1)；布置在所述基片(1)的表面上的鋁電極(11)；布置在鋁電極(11)上并且具有開(kāi)孔(12a)的保護(hù)膜(12)；和透過(guò)保護(hù)膜(12)的開(kāi)孔(12a)而布置在鋁電極(11)的表面上的金屬化電極(13)。所述鋁電極(11)的表面包括凹部(11a)。所述凹部(11a)具有開(kāi)口側(cè)和底部側(cè)，底部側(cè)比開(kāi)口側(cè)寬。在這種器件中，金屬化電極(13)的凹部和凸部變小了。
文檔編號(hào)H01L21/28GK1763941SQ200510114140
公開(kāi)日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2005年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月18日
發(fā)明者真山惠次, 近藤市治, 粥川君治, 三浦昭二 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝