一種二極管及其陰極金屬化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及二極管金屬化領(lǐng)域，特別是涉及一種二極管及其陰極金屬化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]二極管陰極金屬化，是指在二極管的陰極淀積金屬薄膜，使二極管正向?qū)ǖ倪^程。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，二極管陰極金屬化結(jié)構(gòu)的形成主要是通過蒸發(fā)方式，在二極管的陰極表面依次淀積金屬T1、金屬Ni和金屬Ag，分別形成粘附層、阻擋層和導電層。同時，現(xiàn)有技術(shù)中，為了提高金屬層與半導體之間的接觸效果，在淀積金屬Ti之間，會先淀積一層金屬A1，A1與Si的接觸效果好。
[0004]由于現(xiàn)有技術(shù)中，二極管陽極已經(jīng)進行了工藝，二極管陰極金屬化的退火工藝不能在高溫下進行，所以雜質(zhì)激活率低，歐姆接觸電阻大，導致器件的正向通態(tài)壓降大，功率損耗大。同時，由于現(xiàn)有技術(shù)中金屬層的數(shù)量較多，封裝可靠性差。
[0005]因此，如何降低二極管器件的正向通態(tài)壓降的同時，提高二極管的封裝可靠性，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種二極管及其陰極金屬化方法，用于降低二極管的正向通態(tài)壓降，提高封裝可靠性。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0008]一種二極管陰極金屬化方法，包括步驟S1:注入N型雜質(zhì)，形成N型層；還包括以下步驟:
[0009]步驟S2:在所述N型層遠離所述P型層的一側(cè)淀積粘附層；
[0010]步驟S3:對二極管進行激光退火，激活所述N型層中的雜質(zhì)粒子，使得所述粘附層與所述N型層之間形成歐姆接觸。
[0011]優(yōu)選的，所述粘附層為Ti粘附層。
[0012]優(yōu)選的，還包括:
[0013]步驟S4:在所述Ti粘附層遠離所述P型層的表面淀積Ni過渡層。
[0014]優(yōu)選的，還包括:
[0015]步驟S5:在所述Ni過渡層遠離所述P型層的表面淀積Ag導電層或Cu導電層。
[0016]優(yōu)選的，所述N型雜質(zhì)為P或As。
[0017]優(yōu)選的，所述淀積為物理氣相淀積。
[0018]—種二極管，包括P型層和N型層，所述N型層遠離所述P型層的一側(cè)淀積有粘附層，所述粘附層與所述N型層之間通過激光退火形成歐姆接觸。
[0019]優(yōu)選的，所述粘附層為Ti粘附層。
[0020]優(yōu)選的，所述粘附層遠離所述P型層的表面淀積有Ni過渡層。
[0021]優(yōu)選的，所述Ni過渡層遠離所述P型層的表面淀積有Ag導電層或Cu導電層。
[0022]本發(fā)明所提供的二極管陰極金屬化方法，在淀積粘附層后對二極管進行激光退火，激活N型層中的雜質(zhì)粒子，并使得粘附層與N型層之間形成歐姆接觸。該方法利用激光束照射在二極管的表面，在激光的照射區(qū)內(nèi)產(chǎn)生極高的溫度，使N型層中的雜質(zhì)粒子激活，并且晶體的損傷得到修復，并消除位錯，同時粘附層與N型層之間形成歐姆接觸，有效的減少半導體與金屬之間的接觸電阻，降低二極管的正向通態(tài)壓降，延長半導體器件的功率循環(huán)壽命。另外，由于該方法中激光退火可以使晶圓實現(xiàn)背面、正面熱隔離(背面表面溫度>1000°C，正面表面溫度< 200°C )，因此無需在粘附層與N型層之間設(shè)置A1層，使得該二極管的陰極金屬結(jié)構(gòu)簡單，粘附性好，應力小，保護半導體器件的芯片結(jié)構(gòu)不被破壞，提高封裝的可靠性。
【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1為本發(fā)明所提供的二極管陰極金屬化方法流程圖；
[0025]圖2為本發(fā)明所提供的二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]其中:P型層-1、N型層-2、粘附層-3、過渡層-4、導電層-5。
【具體實施方式】
[0027]本發(fā)明的核心是提供一種二極管及其陰極金屬化方法，用于降低二極管的正向通態(tài)壓降，提高封裝可靠性，保護半導體器件的芯片結(jié)構(gòu)不被破壞。
[0028]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0029]請參考圖1和圖2，圖1為本發(fā)明所提供的二極管陰極金屬化方法流程圖，圖2為本發(fā)明所提供的二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]在該實施方式中，二極管陰極金屬化方法包括以下步驟:
[0031]步驟S1:注入N型雜質(zhì)，形成N型層2 ;
[0032]步驟S2:在N型層2遠離P型層1的一側(cè)淀積粘附層3 ；
[0033]步驟S3:對二極管進行激光退火，激活N型層2中的雜質(zhì)粒子，并使得粘附層3與N型層2之間形成歐姆接觸。
[0034]具體的，N型雜質(zhì)可以為P(磷)或As(砷)。
[0035]粘附層3可以為Ti (鈦)粘附層，Ti粘附層與Si (硅)即N型層2接觸形成歐姆接觸，粘附性能好，并阻擋過渡層4金屬的擴散，當然，粘附層3金屬也可以選擇Co (鈷)等其他金屬。
[0036]進一步，該方法還包括:
[0037]步驟S4:在Ti粘附層遠離P型層1的表面淀積Ni (鎳)過渡層4。
[0038]過渡層4金屬選擇Ni，可以保證過渡層4的粘附性能，抗焊料焊接時的熔融作用，改善多層金屬系統(tǒng)的熱匹配性能。
[0039]更進一步，該方法還包括:
[0040]步驟S5:在Ni過渡層遠離P型層1的表面淀積導電層5，導電層可以為Ag (銀)導電層或Cu(銅)導電層。
[0041]Ag導電層或Cu導電層作為主要導電層5，同時保護過渡層4不被氧化，又是封裝引線鍵合的緩沖層。
[0042]另外，需要說明的是，上述所有金屬的淀積均為物理氣相淀積。物理氣相沉積技術(shù)工藝過程簡單，無污染，耗材少，成膜均勻致密，與基體的結(jié)合力強。
[0043]該方法利用激光束照射在二極管的表面，加熱速度快，在激光的照射區(qū)內(nèi)產(chǎn)生極高的溫度，使N型層2中的雜質(zhì)粒子激活，并且晶體的損傷得到修復，并消除位錯，粘附層3與N型層2之間形成歐姆接觸，有效的減少半導體與金屬之間的接觸電阻，降低二極管的正向通態(tài)壓降，延長半導體器件的功率循環(huán)壽命。
[0044]另外，由于該方法中激光退火可以使晶圓實現(xiàn)背面、正面熱隔離(背面表面溫度> 1000°C，正面表面溫度< 200°C )，因此無需在粘附層3與N型層2之間設(shè)置A1層，使得該二極管的陰極金屬結(jié)構(gòu)簡單，粘附性好，應力小，保護半導體器件的芯片結(jié)構(gòu)不被破壞，提尚封裝的可靠性。
[0045]本發(fā)明還提供一種二極管，該二極管基于上述方法加工而成，包括P型層1和N型層2，N型層2遠離P型層1的一側(cè)淀積有粘附層3，粘附層3與N型層2之間通過激光退火形成歐姆接觸。
[0046]具體的，粘附層3為Ti粘附層，Ti粘附層與N型層2接觸形成歐姆接觸，粘附性能好，并阻擋過渡層4金屬的擴散。
[0047]進一步，粘附層3遠離P型層1的表面淀積有過渡層4，過渡層4具體可以為Ni過渡層，Ni過渡層的粘附性強，抗焊料焊接時的熔融作用，改善多層金屬系統(tǒng)的熱匹配性能。
[0048]更進一步，過渡層4遠離P型層1的表面還淀積有導電層5，導電層5具體可以為Ag導電層或Cu導電層，Ag導電層或Cu導電層作為主要導電層5，同時保護過渡層4不被氧化，又是封裝引線鍵合的緩沖層，同時金屬銅的價格低，可以降低二極管的成本。
[0049]該二極管的正向通態(tài)壓降小，功率損耗小，陰極金屬結(jié)構(gòu)簡單，粘附性好，應力小，保護半導體器件的芯片結(jié)構(gòu)不被破壞，提高封裝的可靠性。
[0050]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0051]以上對本發(fā)明所提供的二極管及其二極管陰極金屬化方法進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種二極管陰極金屬化方法，包括步驟S1:注入N型雜質(zhì)，形成N型層；其特征在于，還包括以下步驟: 步驟S2:在所述N型層遠離所述P型層的一側(cè)淀積粘附層； 步驟S3:對二極管進行激光退火，激活所述N型層中的雜質(zhì)粒子，并使得所述粘附層與所述N型層之間形成歐姆接觸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管陰極金屬化方法，其特征在于，所述粘附層為Ti粘附層。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二極管陰極金屬化方法，其特征在于，還包括: 步驟S4:在所述Ti粘附層遠離所述P型層的表面淀積Ni過渡層。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二極管陰極金屬化方法，其特征在于，還包括: 步驟S5:在所述Ni過渡層遠離所述P型層的表面淀積Ag導電層或Cu導電層。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管陰極金屬化方法，其特征在于，所述N型雜質(zhì)為P或As ο6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項所述的二極管陰極金屬化方法，其特征在于，所述淀積為物理氣相淀積。7.一種二極管，包括Ρ型層和Ν型層，其特征在于，所述Ν型層遠離所述Ρ型層的一側(cè)淀積有粘附層，所述粘附層與所述Ν型層之間通過激光退火形成歐姆接觸。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的二極管，其特征在于，所述粘附層為Ti粘附層。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的二極管，其特征在于，所述粘附層遠離所述P型層的表面淀積有Ni過渡層。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的二極管，其特征在于，所述Ni過渡層遠離所述P型層的表面淀積有Ag導電層或Cu導電層。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種二極管及其陰極金屬化方法，包括步驟S1：注入N型雜質(zhì)，形成N型層；步驟S2：在N型層遠離P型層的一側(cè)淀積粘附層；步驟S3：對二極管進行激光退火，激活N型層中的雜質(zhì)粒子，并使得粘附層與N型層之間形成歐姆接觸。本發(fā)明所提供的方法，利用激光退火，激活N型層中的雜質(zhì)粒子，并使得粘附層與N型層之間形成歐姆接觸，有效的減少半導體與金屬之間的接觸電阻，降低二極管的正向通態(tài)壓降，延長半導體器件的功率循環(huán)壽命。另外，該二極管的陰極金屬結(jié)構(gòu)簡單，粘附性好，應力小，保護半導體器件的芯片結(jié)構(gòu)不被破壞，提高封裝的可靠性。
【IPC分類】H01L21/329, H01L29/861, H01L21/28
【公開號】CN105321817
【申請?zhí)枴緾N201510703315
【發(fā)明人】王光明, 羅海輝, 譚燦健, 劉根
【申請人】株洲南車時代電氣股份有限公司
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年10月26日