[实用新型]一种金属电极制造装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种半导体制备工艺，具体涉及一种金属电极制造装置。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)具有能够提供高工作电压、高耐压、大电流、高速、饱和压降低、低开关损耗、简单的门极电压控制、优良的开关可控性和高可靠性、低成本等优点，是当前电力电子的技术领域中最具有优势的功率器件之一，在高频中小容量的电力电子系统和装置中广泛应用，作为电力电子重要大功率主流器件之一的IGBT已经广泛应用于家用电器、交通运输、电力工程、可再生能源和智能电网等领域。在工业应用方面，如交通控制、功率变换、工业电机、不间断电源、风电与太阳能设备，以及用于自动控制的变频器。在消费电子方面，IGBT用于家用电器、相机和手机。传统的IGTB模块(含IGBT芯片和快速恢复二极管FRD芯片，二者有效结合，将转换状态的损耗减少)采用铝引线和陶瓷覆铜基板的多芯片并联的封装方式，由于工作中产生的热量只能通过覆铜基板导出，其散热性能、耐热冲击能力及可靠性均低于同等电压等级的大功率晶闸管。

为了解决上述问题，国际厂商如ABB、Westcode、东芝、富士等推出压接式IGBT模块，其封装形式参考了传统的晶闸管封装样式，电极引出采用金属压接代替铝引线以实现双面散热。同时，压接式封装模块可以实现短路失效，该特性在高压直流输电领域尤其重要，在系统设计时增加冗余的器件，当串联的IGBT中有一个或多个(小于设计冗余)失效时仍可以正常工作。

由于压接式封装，芯片要承受很高的压力(2kN或更高)，这个压力会对芯片的结构和电特性带来影响。为降低这种影响，可在传统IGBT和FRD芯片的电极基础上增加一层软金属(例如银、铝或铝合金)或增加金属电极厚度，利用金属的延展性降低压接封装时的压力对芯片的影响。

电极上增加一层软金属或增加电极厚度，有两种方案可选择：其一，常规金属电极完成后，再沉淀第二层金属、光刻、金属刻蚀；其二，直接淀积厚金属，通过两次光刻、金属刻蚀来完成。两种方案都需要增加一道光刻工艺，导致芯片加工周期延长和加工成本增高。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种金属电极制造装置。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种电极制造装置，装置包括由下至上依次设置的载片台1、盖板4和固定件5，载片台1中心设有方形孔，金属掩膜罩2跨放在方形孔上；位于金属掩膜罩2上方的盖板4纵剖面为延长的倒置凹槽，其两端的凸块支撑在载片件上；硅片上设有芯片，芯片包括元胞区、终端区和焊盘区；元胞区、终端区和焊盘区均包括N型衬底设置在N型衬底表面并行排列的场氧化层和栅氧化层、在场氧化层和栅氧化层的表面覆盖有多晶硅层、在多晶硅层的表面覆盖有层间介质ILD，在层间介质ILD的表面覆盖有金属电极金属电极包括沟槽形状的沟槽发射极，发射极为厚金属电极，金属掩膜罩2依据芯片的发射极的形状制备。

进一步的，下表面分布有芯片的硅片3嵌设于金属掩膜罩2的凹槽内，凹槽纵剖面为阶梯型，金属掩膜罩2置于可调载片台1上，盖板4罩设于金属掩膜罩2且其内表面与硅片3上表面贴合，固定件5为一端设于载片台1上且另一端压设于盖板4上的弹簧片。

进一步的，金属掩膜罩2采用不锈钢或铝合金材料，金属掩膜罩2厚度为20～200um。

进一步的，金属掩膜罩2的凹槽的纵剖面的阶梯高10～100um。

在边缘区域增加台阶，使加工过程中芯片与金属掩膜罩没有接触。

进一步的，金属掩膜罩2的凹槽底面对应硅片3上芯片的电极位置设有通孔。

一种电极制造装置的电极制造方法，包括如下步骤：

(1)硅片清洗：将金属化工艺加工后的硅片经药液清洗；

(2)将金属掩膜罩放置于载片台上；

(3)放置硅片：将经步骤1净化处理的硅片置于金属掩膜罩2上，使用盖板4和固定件5将硅片固定；

将硅片放置到载片台上，使用硅片的定位边或定位孔进行定位，使金属掩膜罩的窗口区域对准硅片上需要淀积金属的位置；

(4)金属蒸镀；