[发明专利]功率半导体芯片的铜金属化结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及功率半导体芯片的制造技术领域，尤其涉及一种功率半导体芯片的铜金属结构及其制备方法。

背景技术

与金属铝相比，金属铜具有更低的电阻率，更好的热导率及屈服强度等性能，采用铜引线键合可以大大提高模块的可靠性，相应地，功率半导体芯片正面的铜金属化技术也得到越来越广泛的应用。

目前，功率半导体芯片表面的铜金属化结构主要包括位于衬底上方的阻挡层、籽铜层以及金属铜化层。

由于铜引线的硬度比铝引线的硬度大，因此在金属铜引线键合时对键合点施加的功率较大，常规的铜金属化层厚度不能承受如此大的功率。所以，需要增加铜金属化层的厚度，而且随着铜引线线径的增大，所需功率还需要进一步增大，导致铜金属化层的厚度也需要相应进一步增大，最终的铜金属化层的厚度为常规铝金属化层厚度的数倍，而铜金属化层采用剥离工艺来实现，因此光刻胶造型的厚度也很大，从而增加了金属化工艺的难度与成本。

而且随着铜引线线径的增大，即使数倍于铝金属化层厚度的铜金属化层也不一定能够满足铜引线键合的要求，不能保证较大线径的铜引线键合成品率，最终影响铜引线键合点的寿命与可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种新的功率半导体芯片的铜金属化结构及其制备方法，以降低铜金属化层的厚度，并保证铜引线键合点的寿命与可靠性。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种功率半导体芯片的铜金属化结构，包括依次位于衬底上方的阻挡层、籽铜层和铜金属化层，还包括：增强层；

其中，所述增强层位于所述籽铜层和所述铜金属化层之间；

或者，所述增强层位于所述阻挡层和所述籽铜层之间；

或者，所述增强层位于所述铜金属化层上方。

较优地，所述增强层覆盖所述籽铜层的部分表面，所述增强层被所述籽铜层和所述铜金属化层所包围；

或者，

所述增强层覆盖所述阻挡层的部分表面，所述增强层被所述阻挡层和所述籽铜层以及所述铜金属化层所包围；

或者，

所述增强层覆盖所述铜金属化层的部分表面。

较优地，所述铜金属化结构上设置有芯片铜引线键合区，所述增强层位于所述芯片铜引线键合区处，所述增强层的外围轮廓比所述芯片铜引线键合区的轮廓大20～50％。

较优地，所述增强层为一整体结构。

较优地，所述整体结构为其内部设置有若干个开口的网状结构。

较优地，所述增强层包括至少两个间断的部分。

较优地，所述增强层的材质为Ni、Pd或Pt。

较优地，所述增强层的厚度范围在1～5微米之间。

较优地，所述铜金属化层的厚度不超过15微米。

较优地，还包括位于所述衬底和所述阻挡层之间的金半接触层。

一种功率半导体芯片的铜金属化结构的制作方法，包括：

在衬底上方依次形成阻挡层、籽铜层和铜金属化层；

其中，在形成所述阻挡层之后，且在形成所述籽铜层之前，还包括：在所述阻挡层上方形成增强层，或者，在形成所述籽铜层之后，且在形成所述铜金属化层之前，还包括：在所述籽铜层上方形成增强层，或者，在形成所述铜金属化层之后，还包括：在所述铜金属化层上方形成增强层。

较优地，形成所述增强层，具体包括：

在所述籽铜层上方形成初始增强层，或者在所述阻挡层上方形成初始增强层，或者在所述铜金属化层上方形成初始增强层；

对所述初始增强层进行刻蚀，以形成预定图案的增强层；

或者，

在所述籽铜层上方进行光刻胶造型，以在所述籽铜层上方形成光刻图案；

在未被所述光刻胶覆盖的所述籽铜层和所述光刻胶上方形成增强层；

剥离所述光刻胶以及位于所述光刻胶上方的增强层，以在所述籽铜层的上方形成预定图案的增强层；

或者，

在所述阻挡层上方进行光刻胶造型，以在所述阻挡层上方形成光刻图案；

在未被所述光刻胶覆盖的所述阻挡层和所述光刻胶上方形成增强层；

剥离所述光刻胶以及位于所述光刻胶上方的增强层，以在所述阻挡层的上方形成预定图案的增强层；

或者，

在所述铜金属化层上方进行光刻胶造型，以在所述铜金属化层上方形成光刻图案；

在未被所述光刻胶覆盖的所述铜金属化层和所述光刻胶上方形成增强层；

剥离所述光刻胶以及位于所述光刻胶上方的增强层，以在所述铜金属化层的上方形成预定图案的增强层。