快恢复二极管及其制作方法

技术领域

本发明涉及半导体集成电路技术领域，特别涉及一种快恢复二极管及其制作方法。

背景技术

快恢复二极管(Fast Recovery Diode，FRD)是一种具有开关特性好、反向恢复时间短等特点的半导体二极管，主要应用于开关电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中，作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管使用。

在现有的快恢复二极管的制作方法中，在晶圆正面经过DHF(稀氢氟酸)清洗之后，通过溅射设备在晶圆正面溅射AlSi(铝硅)金属，从而形成正面金属层，并得到较小的正面接触电阻。正面金属层采用常规的铝硅形成工艺，由于在形成铝硅合金时，铝硅中的硅会析出并沿着晶圆表面晶向生长，形成硅柱，由于硅比较硬，在封装打线时打到硅柱的顶部时容易对晶圆表面造成损伤，导致RRSOA(大电流冲击测试)时器件失效。

并且，在形成铝硅合金后铝硅会重新结晶，晶界会从顶部一直延伸到晶圆表面，在后续进行钝化层刻蚀以及EKC清洗时，刻蚀气体与清洗气体会通过晶界渗透至所述晶圆表面，对所述晶圆表面造成腐蚀，所述晶圆表面会出现硅坑(Si Pit)异常，最终导致产品IR(Insulation Resistance，绝缘电阻)漏电。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快恢复二极管及其制作方法，能够避免RRSOA时器件失效，且能够避免IR漏电。

为解决上述技术问题，根据本发明的第一个方面，提供了一种快恢复二极管的制作方法，包括以下步骤：

提供衬底，在所述衬底的正面形成第一金属层；

在所述第一金属层上形成金属连接层；以及

在所述金属连接层上形成第二金属层，所述第一金属层、所述金属连接层以及所述第二金属层共同作为正面金属层；其中，所述第一金属层与所述第二金属层的材料相同，所述金属连接层与所述第一金属层、所述第二金属层的材料不相同，所述金属连接层用于隔开并电连接所述第一金属层与所述第二金属层。

可选的，所述金属连接层的材料包括钛。

可选的，所述金属连接层的厚度为

可选的，所述第一金属层的晶粒小于所述第二金属层的晶粒。

可选的，所述第一金属层的厚度小于所述第二金属层的厚度。

可选的，所述第一金属层和所述第二金属层的材料包含铝硅合金。

可选的，形成所述第一金属层所需的功率以及气体流量均小于形成所述第二金属层所需的功率以及气体流量。

可选的，形成所述第一金属层的过程中，功率为1KW～8KW，气流流量为8sccm～15sccm；在形成所述第二金属层的过程中，功率为9KW～18KW，气流流量为20sccm～26sccm。

可选的，所述第一金属层的厚度为

为解决上述技术问题，根据本发明的第二个方面，还提供了一种快恢复二极管，采用如上所述的快恢复二极管的制作方法制作而成。

综上所述，在本发明提供的快恢复二极管及其制作方法中，在衬底的正面依次形成第一金属层、金属连接层与第二金属层作为正面金属层，其中，所述第一金属层与所述第二金属层的材料相同，所述金属连接层与所述第一金属层、所述第二金属层的材料不相同，所述金属连接层用于隔开并电连接所述第一金属层与所述第二金属层。本发明中通过在所述第一金属层与所述第二金属层之间形成金属连接层，所述金属连接层能够降低所述第一金属层与所述第二金属层接触连接时析出的材料在所述衬底上形成的柱体的高度，并且由于所述第二金属层形成在所述金属连接层上而不是所述第一金属层上，能够避免所述第二金属层中形成柱体，从而避免封装后RRSOA时器件失效。同时所述金属连接层还阻挡外部气体穿透所述正面金属层，避免外部气体对所述衬底造成腐蚀，从而避免出现IR漏电。

进一步的，所述第一金属层的晶粒小于所述第二金属层的晶粒，小晶粒的第一金属层的材料的析出更分散，能够进一步降低所述衬底表面析出的柱体的高度，进一步改善RRSOA失效异常。

附图说明

本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：

图1是本发明一实施例提供的快恢复二极管的制作方法的流程示意图。

图2是本发明一实施例提供的快恢复二极管的结构示意图。

附图中：

10-衬底；11-第一金属层；12-金属连接层；13-第二金属层。

具体实施方式

如背景技术所述，在衬底正面溅射铝硅合金形成正面金属层，在形成铝硅合金的过程中，铝硅中的硅析出会在所述衬底上形成比较高的硅柱，而由于硅比较硬，当封装打线打到析出的硅顶部时，会损伤衬底表面，导致RRSOA测试失效。同时，在形成铝硅金属层的过程中，铝硅会重新结晶，晶界会从铝硅金属层的顶部一直延伸至衬底表面，在后续进行钝化层刻蚀与EKC清洗之后，刻蚀气体与清洗气体会通过晶界渗透至所述衬底表面而对衬底造成腐蚀，导致衬底表面出现硅坑，最终导致产品IR漏电。

针对上述技术问题，发明人发现在由铝硅合金构成的正面金属层中增加一层金属连接层，即在衬底上依次形成第一金属层、金属连接层与第二金属层，所述金属连接层用于隔开并电连接所述第一金属层与所述第二金属层，由于所述金属连接层的存在，所述第一金属层中虽然也会存在硅析出并形成硅柱，但是该硅柱并不会与所述第二金属层中析出的硅连接，即降低了硅柱的高度，并且由于所述第二金属层直接形成于所述金属连接层上而不是所述第一金属层上，能够避免所述第二金属层中形成硅柱，从而避免封装后RRSOA时器件失效。同时第二金属层还可以阻挡后续气体的渗透，避免气体从铝硅晶界渗透到衬底表面而对衬底造成腐蚀，从而避免出现IR漏电。

经过进一步研究，本发明提供一种快恢复二极管的制作方法，包括：提供衬底，在所述衬底的正面形成第一金属层，在所述第一金属层上形成金属连接层；在所述金属连接层上形成第二金属层，所述第一金属层、所述金属连接层以及所述第二金属层共同作为正面金属层；其中，所述第一金属层与所述第二金属层的材料相同，所述金属连接层与所述第一金属层、所述第二金属层的材料不相同，所述金属连接层用于隔开并电连接所述第一金属层与所述第二金属层。

本发明还提供一种快恢复二极管，采用如上所述的快恢复二极管的制作方法制作而成。

本发明提供的快恢复二极管及其制作方法中，通过在所述第一金属层与所述第二金属层之间形成金属连接层，所述金属连接层能够降低所述第一金属层与所述第二金属层接触连接时析出的材料在所述衬底上形成的柱体的高度，并且由于所述第二金属层形成在所述金属连接层上而不是所述第一金属层上，能够避免所述第二金属层中形成柱体，从而避免封装后RRSOA时器件失效。同时所述金属连接层还阻挡外部气体穿透所述正面金属层，避免外部气体对所述衬底造成腐蚀，从而避免出现IR漏电。

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，除非内容另外明确指出外。如在本发明中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。如在本发明中所使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。如在本发明中所使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，除非内容另外明确指出外。

图1是本发明一实施例提供的快恢复二极管的制作方法的流程示意图。如图1所示，快恢复二极管的制作方法包括以下步骤：

S1：提供衬底，在所述衬底的正面形成第一金属层；

S2：在所述第一金属层上形成金属连接层；以及

S3：在所述金属连接层上形成第二金属层，所述第一金属层、所述金属连接层以及所述第二金属层共同作为正面金属层；其中，所述第一金属层与所述第二金属层的材料相同，所述金属连接层与所述第一金属层、所述第二金属层的材料不相同，所述金属连接层用于隔开并电连接所述第一金属层与所述第二金属层。

图2是本发明一实施例提供的快恢复二极管的结构示意图。接下来，将结合图1与图2对本发明实施例所提供的快恢复二极管的制作方法进行详细说明。

首先，在提供一衬底10。所述衬底10可以是硅衬底、锗衬底、绝缘体上硅(SOI)衬底、绝缘体上锗(GeOI)衬底等，本实施例中，所述衬底10优选为硅衬底。所述衬底10包括相对的正面与背面。

接着，在所述衬底10的正面形成第一金属层11，在所述第一金属层11上形成金属连接层12，在所述金属连接层12上形成第二金属层13，所述第一金属层11、所述金属连接层12与所述第二金属层13共同作为正面金属层。当然，还可以在所述衬底10的背面形成背面金属层，本发明对此不作限定。

其中，所述第一金属层11与所述第二金属层13的材料相同，所述金属连接层与所述第一金属层、所述第二金属层的材料不相同，所述金属连接层12隔开并电连接所述第一金属层11与所述第二金属层13。即所述金属互连层12使得所述第一金属层11与所述第二金属层13互不接触但是又电连接。

所述第一金属层11与所述第二金属层13在形成过程中会存在材料析出，当所述第一金属层11与所述第二金属层13接触连接时，即在所述衬底10上形成所述第一金属11，在所述第一金属层11上直接继续形成所述第二金属层13时，所述第一金属层11与所述第二金属层13析出的材料在所述衬底10表面上形成柱体，且所述柱体的高度比较高，而本实施例中，在形成所述第一金属层11之后，在所述第一金属层11上形成金属连接层12，所述金属连接层12能够阻止所述第一金属层11中形成的柱体与所述第二金属层13中析出的材料连接形成更高的柱体，即所述金属连接层12的存在降低了所述第一金属层11与所述第二金属层13接触连接时析出的材料在所述衬底10上形成的柱体的高度。同时，由于所述第二金属层13是形成在所述金属连接层12上而不是所述第一金属层11上，能够避免所述第二金属层13中形成柱体，从而避免封装后RRSOA时器件失效。

同时，所述第一金属层11与所述第二金属层13中会形成有晶界，如果所述第二金属层13直接形成在所述第一金属层11上，晶界会从所述第二金属层13的顶部延伸至所述衬底10表面，这样会导致外部气体穿透晶界至所述衬底10表面，从而对所述衬底10表面造成腐蚀，而所述金属连接层12与所述第一金属层11以及所述第二金属层13的材料并不相同，所述金属连接层12中并没有晶界的存在，因此能够阻挡外部气体穿透所述正面金属层而腐蚀所述衬底10，由此避免出现IR漏电。

本实施例中，所述金属连接层12的材料可以包括钛，但不限于此。所述金属连接层12需要具有比较强的附着力，并且致密性比较好，这样能够连接两层金属层而不会出现分层现象，并且不会出现外部气体(例如刻蚀气体)穿透的问题。示例性的，所述金属连接层12的厚度为

本实施例中，所述第一金属层11的材料包含铝硅合金，所述第二金属层13的材料包含铝硅合金，但不限于此。若所述第二金属层13直接形成在所述第一金属层11上，即在所述衬底10上形成一定厚度的铝硅合金，铝硅合金中的硅会析出沿着所述衬底10表面晶向生长，形成位于所述衬底10表面的硅柱，而本实施例中在形成所述第一金属层11之后形成所述金属连接层12，所述金属连接层12能够降低所述硅柱的高度，即所述第二金属层13中析出的硅并不会与第一金属层11中析出的硅连接，从而降低了硅柱的高度。并且由于所述第二金属层13形成在所述金属连接层12上，其析出的硅由于没有其余硅的影响，并不会形成硅柱，而只是形成块状。由此，在进行封装打线时，即使打到块状的硅，由于有所述金属连接层12的存在，并不会对所述衬底10造成影响，从而能够避免RRSOA时器件失效。

另外，由于铝硅合金形成之后会重新结晶，从而具有晶界，而所述金属连接层12的存在，隔断了所述晶界，从而能够挡外部气体穿透所述正面金属层而腐蚀所述衬底10，避免出现IR漏电。

本发明一实施例中，所述第一金属层11的晶粒小于所述第二金属层13的晶粒，晶粒的减小使得析出的材料更分散，能够进一步降低所述衬底10表面析出的硅柱的高度，进一步改善RRSOA失效异常。

本实施例中，采用常规物理气相沉积(PVD)工艺形成所述第二金属层13，而采用低功率与低工艺气体的物理气相沉积工艺形成所述第一金属层11，即形成所述第一金属层11所需的功率以及气体流量均小于形成所述第二金属层13所需的功率以及气体流量，从而使得所述第一金属层11的晶粒小于所述第二金属层13的晶粒。示例性的，形成所述第一金属层11的过程中，功率为1KW～8KW，优选的功率为4KW，气流流量为8sccm～15sccm，优选的气流流量为12sccm；在形成所述第二金属层13的过程中，功率为9KW～18KW，优选的功率为15KW，气流流量为20sccm～26sccm，优选的气流流量为23sccm。

所述第一金属层11的厚度小于所述第二金属层13的厚度，从而能够保证所述衬底10上形成的硅柱的高度足够的小。示例性的，所述第一金属层11的厚度为

本实施例中，可以采用溅射工艺形成所述第一金属层11、所述金属连接层12以及所述第二金属层13，但不限于此。

相应的，本发明还提供一种快恢复二极管，采用如上所述的快恢复二极管的制作方法制作而成。

请参考图2所示，所述快恢复二极管包括：衬底10，形成与所述衬底10上的第一金属层11、金属连接层12以及第二金属层13，所述第一金属层11、所述金属连接层12以及所述第二金属层13共同构成所述快恢复二极管的正面金属层。

所述第一金属层11与所述第二金属层13的材料相同，所述金属连接层与所述第一金属层、所述第二金属层的材料不相同，所述金属连接层12用于隔开并电连接所述第一金属层11与所述第二金属层13，以降低所述第一金属层11与所述第二金属层13接触连接时析出的材料在所述衬底10上形成的柱体的高度，同时还阻挡外部气体穿透所述正面金属层，避免对所述衬底10造成腐蚀。

本发明中通过在所述第一金属层11与所述第二金属层13之间形成金属连接层12，所述金属连接层12能够降低所述第一金属层11与所述第二金属层13接触连接时析出的材料在所述衬底10上形成的柱体的高度，并且由于所述第二金属层13形成在所述金属连接层12上而不是所述第一金属层11上，能够避免所述第二金属层13中形成柱体，从而避免封装后RRSOA时器件失效。同时所述金属连接层12还阻挡外部气体穿透所述正面金属层，避免外部气体对所述衬底10造成腐蚀，从而避免出现IR漏电。

所述金属连接层12的材料包括钛，所述金属连接层12的厚度为

所述第一金属层11的晶粒小于所述第二金属层13的晶粒，小晶粒的第一金属层的材料的析出更分散，能够进一步降低所述衬底表面析出的柱体的高度，进一步改善RRSOA失效异常。所述第一金属层11的厚度小于所述第二金属层13的厚度，从而进一步降低所述衬底表面析出的柱体的高度。

所述第一金属层11的材料包含铝硅合金，所述第一金属层11的厚度为

综上所述，在本发明提供的快恢复二极管及其制作方法中，在衬底的正面依次形成第一金属层、金属连接层与第二金属层作为正面金属层，其中，所述第一金属层与所述第二金属层的材料相同，所述金属连接层与所述第一金属层、所述第二金属层的材料不相同，所述金属连接层用于隔开并电连接所述第一金属层与所述第二金属层。本发明中通过在所述第一金属层与所述第二金属层之间形成金属连接层，所述金属连接层能够降低所述第一金属层与所述第二金属层接触连接时析出的材料在所述衬底上形成的柱体的高度，并且由于所述第二金属层形成在所述金属连接层上而不是所述第一金属层上，能够避免所述第二金属层中形成柱体，从而避免封装后RRSOA时器件失效。同时所述金属连接层还阻挡外部气体穿透所述正面金属层，避免外部气体对所述衬底造成腐蚀，从而避免出现IR漏电。

进一步的，所述第一金属层的晶粒小于所述第二金属层的晶粒，小晶粒的第一金属层的材料的析出更分散，能够进一步降低所述衬底表面析出的硅柱的高度，进一步改善RRSOA失效异常。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。