[發明專利]一種大電流碳化硅SBD/JBS功率芯片結構及其制造方法

有效

• 申請號: 201310537220.3
• 申請日: 2013-11-04
• 公開（公告）號: CN103579016B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 李誠瞻;吳煜東;劉可安;周正東;史晶晶;楊勇雄;吳佳;蔣華平;趙艷黎
• 申請（專利權）人: 株洲南車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: H01L21/50
• 分類號: H01L21/50;H01L23/31
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙)43008
• 代理人: 趙洪,周長清

技術領域

本發明主要涉及到功率芯片結構領域，特指一種大電流碳化硅SBD/JBS功率芯片結構及其制造方法。

背景技術

作為第三代半導體材料，SiC（碳化硅，一種半導體材料，可用于制作半導體器件和集成電路）具有禁帶寬度大、擊穿電場高、飽和電子漂移速率高、熱導率高、化學性質穩定等特點，使SiC基功率器件在高壓、高溫、高頻、大功率、強輻射等方面都有極大的應用前景。碳化硅SBD（肖特基勢壘二極管）具有低的正向壓降和高正向電流，而碳化硅JBS（結型勢壘肖特基二極管）則結合了SBD和PiN二極管的優點，即保持了低的正向壓降，又具有高關斷電壓和低的低反向漏電流。碳化硅SBD/JBS器件除了在高頻功率電子方面應用外，還有其他用途，如氣敏傳感器、微波電路、紫外探探測器、抗輻射器探測中子等。風力發電、太陽能發電、智能電網、軌道交通以及軍工等領域需要大功率器件，具有低開啟電壓和大電流特點的碳化硅SBD/JBS能滿足這一需求。

在實現大電流碳化硅SBD/JBS功率器件制作工藝過程中，會有一些區域存在晶體缺陷，從而導致這部分區域在很低的電壓下就導致擊穿，使得成品率不能達到100%。因此需要按照一定的圖形在碳化硅晶片上形成許多個結構尺寸完全相同的碳化硅SBD/JBS器件，最后將這些小單元的碳化硅JBS器件（下文都稱為小元件）并聯起來，形成大電流的碳化硅JBS器件。在并聯這些小元件之前，需要對一些不能滿足電壓要求的小元件（壞元件）進行隔離或切割。

例如，有從業者提出的專利申請（專利號CN 1605124A）中，制作大電流的碳化硅SBD/JBS器件過程中隔離壞元件的方法是通過淀積絕緣層5后選擇性地開口而選擇性地并聯好的元件3，如圖1和圖2所示。其中，好元件和壞元件是通過電測試的方法進行區分，區分后實例圖如圖3所示。其具體的步驟是：（1）制造具有暴露出的用于測試的第一接觸層2的器件1；（2）利用電測試分析這些暴露出的器件1，區分元件的好壞，并電腦自動記錄好的元件3和壞的元件4的分布及尺寸并將此信息傳送至光刻機，實例圖如圖3所示；（3）淀積絕緣層5，完全覆蓋第一接觸層2，并涂敷光刻膠6；（4）根據傳送至步進式光刻機的信息步進式光刻使好的元件3的第一接觸層2上的絕緣層5暴露出來形成新的刻蝕掩膜版7，實例圖如圖4所示；（5）通過這個刻蝕掩膜版7刻蝕好的元件3上的絕緣層5，暴露出好的元件上金屬層8；（6）再通過淀積金屬層9并聯這些所有好的元件3。

現有的利用絕緣層5隔離壞的元件4來并聯好的元件3實現大功率碳化硅SBD/JBS器件，這樣的器件1結構相對復雜，由于淀積絕緣層5的存在，容易產生寄生電容而影響器件1的動態效應。另外又由于多了淀積絕緣層5的工藝而使器件1制作工藝相對復雜。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種制造方便、無淀積絕緣層、可提高器件性能的大電流碳化硅SBD/JBS功率芯片結構及其制造方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種大電流碳化硅SBD/JBS功率芯片結構，包括好的元件和壞的元件，所述好的元件和壞的元件在銅蓋和銅底之間采用壓接式封裝；所述銅蓋與好的元件的金屬接觸層陽極之間通過第一鉬片扣合，所述銅底與好的元件陰極之間通過第二鉬片扣合完成以使所有好的元件處于并聯連接狀態。

本發明進一步提供一種上述大電流碳化硅SBD/JBS功率芯片結構的制造方法，其步驟為：

（1）器件的形成及第一接觸層制作：在每個器件上形成暴露的第一接觸層用于電測試，每個器件上的第一接觸層不與其他器件形成任何接觸；

（2）電測試：利用電測試分析這些暴露出的器件以區分元件的好壞，將通過電測試的元件稱為好的元件，其接觸面稱為好的元件接觸面；不能通過電測試的器件稱為壞的元件，其接觸面稱為壞的元件接觸面，并且電腦自動記錄好的元件接觸面和壞的元件接觸面的分布，同時將此信息傳送至步進式光刻機；

（3）金屬層的淀積：在器件上淀積金屬層使其完全覆蓋器件的表面；

（4）制作刻蝕掩膜版：涂敷光刻膠，根據傳送至步進式光刻機的記錄信息光刻好的元件以外的光刻膠，并顯影使好的元件上金屬層以外區域的金屬層暴露出來；

（5）刻蝕：利用刻蝕氣體或刻蝕液刻蝕金屬層，好的元件上金屬層因為有刻蝕掩膜版的保護而留下來，而其余的則暴露出來被刻蝕掉，最后把所有好的元件接觸面引出；

（6）壓接式封裝：利用銅蓋將所有好的元件上金屬層連接，并通過第一鉬片扣合完成以并聯所有好的元件。