本发明专利技术涉及具有应力补偿的芯片电极的半导体器件。半导体器件包括具有第一主表面和第二主表面的半导体芯片。芯片电极被设置在第一主表面上。芯片电极包括第一金属层，该第一金属层包括选自由W、Cr、Ta、Ti和W、Cr、Ta、Ti的金属合金组成的组的第一金属材料。芯片电极进一步包括第二金属层，该第二金属层包括选自由Cu和Cu的合金组成的组的第二金属材料，其中第一金属层被布置在半导体芯片和第二金属层之间。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及具有芯片电极的半导体芯片，并且特别地涉及将芯片电极电连接至导电元件的技术。
技术介绍
半导体器件制造商坚持不懈地努力提高其产品的性能，同时降低其制造成本。半导体器件制造的一个方面在于封装半导体芯片。封装常常涉及将半导体芯片电极键合到电接触元件。就机械牢固性和电气可靠性而言的可实现的键合质量是针对以低费用获得高产品产量的重要参数。出于这些和其它原因，存在对本专利技术的需要。【附图说明】附图被包括进来以提供对实施例的进一步理解，并且结合在该说明书中且构成该说明书的一部分。附图图示实施例并且和说明书一起用于解释实施例的原理。其它实施例以及实施例的许多预期优点将容易理解，因为通过参考下面的详细描述它们变得更好理解。附图的元素不必相对于彼此成比例。同样的参考数字指代对应的类似部件。图1示意性地图示了包括半导体芯片和设置于半导体芯片第一主表面上并且具有应力补偿层和焊盘金属层的芯片电极的示例性半导体器件的横截面视图。图2示意性地图示了包括半导体芯片和设置于半导体芯片两个主表面上并且每一个具有应力补偿层和焊盘金属层的芯片电极的示例性半导体器件的横截面视图。图3示意性地图示了包括半导体芯片、设置于半导体芯片第一主表面上并且具有应力补偿层和焊盘金属层的芯片电极、焊料材料层和电接触元件的示例性半导体器件的横截面视图。图4示意性地图示了图3的示例性半导体器件在形成焊料键合接缝之后的横截面视图。图5示意性地图示了类似于图4中示出的半导体器件的除了在形成焊料键合接缝期间焊盘金属层完全转变为金属间相之外的示例性半导体器件的横截面视图。图6是在半导体芯片上制造芯片电极的示例性工艺的流程图。图7A示意性图示了放置在载体上的半导体芯片和放置在半导体芯片上的接触夹的横截面视图。图7B示意性图示了图7A中示出的布置的顶视图。图7C示意性图示了图7A的布置在引入到烘炉中并且形成焊料接缝之后的横截面视图。图8图示了用于使用隧道式烘炉来制造半导体器件的方法的实施例的示意性视图。图9图示了用于在烘炉中使用批量工艺来制造半导体器件的方法的实施例的示意性视图。【具体实施方式】在下面的详细描述中对附图进行参考，附图形成详细描述的一部分，并且在附图中借助于图示示出在其中可以实践本专利技术的特定实施例。在这点上，诸如“顶”、“底”、“前”、“后”、“上”、“下”等方向术语参考正被描述的(一个或多个)附图的定向来使用。因为实施例的部件能够被定位在多个不同的定向中，所以方向术语被用于图示的目的而绝不是限制。要理解在不脱离本专利技术范围的情况下，可以利用其它实施例并且可以进行结构或逻辑上的改变。因此下面详细的描述不以限制性的意义来解读，并且本专利技术的范围由所附权利要求来限定。要理解，在本文中描述的各种示例性实施例的特征可以彼此相组合，除非另外特定指出。如该说明书中使用的，术语“键合的”、“附着的”、“连接的”、“耦合的”和/或“电连接的/电耦合的”不意图表示元件或层必须直接接触在一起；居间元件或层可以分别被提供在“键合的”、“附着的”、“连接的”、“耦合的”和/或“电连接的/电耦合的”元件之间。然而，根据公开内容，上面提及的术语可选地还可以具有下述特定意义:元件或层直接接触在一起，即没有居间元件或层分别被提供在“键合的”、“附着的”、“连接的”、“耦合的”和/或“电连接的/电耦合的”元件之间。进一步，关于被形成或被定位“在表面之上”的部分、元件或材料层而使用的词“之上”在本文中可以被用来表示部分、元件或材料层“间接地被定位(例如被放置、被形成、被沉积等)在暗指表面上”，其中一个或多个附加的部分、元件或层被布置在暗指表面和部分、元件或材料层之间。然而，关于被形成或被定位“在表面之上”的部分、元件或材料层而使用的词“之上”还可以可选地具有特定含义:部分、元件或材料层“直接地被定位(例如被放置、被形成、被沉积等)在暗指表面上”，例如与暗指表面直接接触。在本文中描述包含半导体芯片的器件。特别地，可以涉及具有垂直结构的半一个或多个导体芯片，就是说，可以以这样的方式来制造半导体芯片使得电流能够以垂直于半导体芯片的主表面的方向流动。具有垂直结构的半导体芯片在其两个主表面上(就是说，在其顶侧和底侧上)具有电极。特别地，可以涉及具有垂直结构的半导体功率芯片。在各种其它实施例中，可以涉及具有水平结构的半导体芯片。具有水平结构的半导体芯片可以仅在一个表面上(例如，在其顶侧表面上)具有电极。特别地，可以涉及具有水平结构的半导体功率芯片。半导体芯片可以从诸如例如S1、SiC、SiGe、GaAs、GaN、AlGaN、InGaAs、InAlAs 等特定半导体材料来制造，并且此外可以包含不是半导体的无机和/或有机材料。半导体芯片可以是不同的类型并且可以通过不同的技术来制造。在本文中描述的半导体芯片可以包括一个或多个逻辑集成电路。特别地，如果半导体芯片是功率芯片，那么功率半导体芯片可以包括:一个或多个逻辑集成电路，诸如例如用于驱动半导体功率芯片的驱动器电路；和/或一个或多个传感器，诸如例如温度传感器。逻辑集成电路可以是例如包括例如存储器电路、电平移位器等的微控制器。例如，在本文中描述的半导体芯片可以配置为功率MISFET (金属绝缘体半导体场效应晶体管)、功率MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT (绝缘栅双极晶体管)、JFET (结型栅场效应晶体管)、HEMT (高电子迀移率晶体管)、功率双极晶体管或功率二极管诸如例如PIN 二极管或肖特基二极管。作为示例，在垂直功率器件中，功率MISFET或功率MOSFET或HEMT的源极接触电极和栅极接触电极可以位于一个主表面上，而功率MISFET或功率MOSFET或HEMT的漏极接触电极可以布置在另一主表面上。进一步，在本文中诸如例如HEMT的半导体功率芯片被认为是水平器件，其中电极仅被布置在其顶表面上。半导体芯片具有设置在半导体芯片主表面上的芯片电极(芯片焊盘)。芯片电极允许与包括在半导体芯片中的(一个或多个)集成电路进行电气接触。芯片电极中的至少一个包括至少两个金属层，即应力补偿层和焊盘金属层。这些金属层可以以任何期望的几何形状来制造。这些金属层可以例如具有覆盖半导体主表面的限定区域的岸面(land)的形式，该金属层被设置在半导体主表面之上。焊料材料可以被施加至芯片电极以将半导体芯片电气地和机械地连接至诸如例如载体或接触夹的芯片外电气接触元件。焊料材料可以是软焊料材料。焊料材料可以基于Sn，例如可以包括下述或由下述组成:Sn或Sn的合金，特别是Sn (Ag)、Sn (Au)、Sn (Zn)、Sn (Sb)、Sn (AgCu)或 Sn (CuNiGe)0在本文中针对合金使用的符号中，主要元素(例如Sn)是合金的基础或基质，而围在括号中的(一个或多个)次要组分是(一个或多个)溶质。作为示例，Sn (Ag)是二元Sn合金的示例，Sn (AgCu)是三元Sn合金的示例，Sn (CuNiGe)是四元Sn合金的示例。主要元素总是合计等于或大于合金的50% (原子百分比)。特别地，如果焊料材料包括Sn，那么所述焊料材料可以包括大于50% (原子百分比)，80% (原子百分比)，90% (原子百分比)或甚至95% (原子百分比本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体器件，包括：半导体芯片，具有第一主表面和第二主表面；和芯片电极，设置在所述半导体芯片的所述第一主表面上，其中所述芯片电极包括：第一金属层，包括选自由W、Cr、Ta、Ti 和W、Cr、Ta、Ti的金属合金组成的组的第一金属材料；和第二金属层，包括选自由Cu和Cu的合金组成的组的第二金属材料，其中所述第一金属层被布置在所述半导体芯片和所述第二金属层之间。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D阿勒斯，U法斯特纳，P菲舍尔，KH加泽，S亨内克，S克里维克，K马托伊，F魏尔恩伯克，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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