CN114899098A - 一种半导体器件表面金属电极选择性去除的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种半导体器件表面金属电极选择性去除的方法和装置，所述半导体器件表面金属电极选择性去除的方法包括：把电源（A），阳极探针（E）、阴极探针（D）、电解液（H）和半导体芯片（J）上的金属电极（I）搭建成电解回路。本发明原理简单，通过简单的电路结构即可实现，且成本低，无需采用刻蚀等需要贵重设备的去除手段；无需制作掩模版，广泛适用于对目标区域不同的半导体芯片批量进行表面金属去除；避免了多次光刻中光刻胶质量问题对半导体芯片上目标区域之外的部分产生影响。本发明提出的半导体器件表面金属电极选择性去除的装置可结合自动探针台等辅助机械装置，实现自动定位和去除，可操作性强，适用于批量生产。
Description
技术领域
本发明属于半导体器件制作领域，特别涉及一种半导体器件表面金属电极选择性去除方法和装置。
背景技术
半导体芯片表面的金属电极是半导体芯片的重要组成部分，其大小和形状都对半导体产品性能有着很大的影响。半导体工艺中通常采用的金属电极图形化方法包括光刻腐蚀、光刻刻蚀、光刻沉积等方式，大多需要先在裸芯片表面通过光刻胶转移图形。然而光刻胶在图形转移过程中易产生畸变，导致制作出的金属电极形状发生畸变，甚至产生短路。
在功率半导体电极制作领域，由于芯片面积大，光刻过程中不均匀性强，金属电极出现质量问题的概率较大，尤其是门极换流晶闸管（GCT）等表面具有多疏条结构的芯片在电极制作过程中易产生金属粘连，从而导致芯片短路报废。且金属电极制作过程中的质量缺陷是随机产生和分布的，批量生产出的每一个芯片都可能在不同位置出现需要去除的多余金属，若采用光刻工艺进行修复，则对每个芯片都需要制作特定形状的掩模版，在批量生产中难以实现。
发明内容
针对上述问题，考虑到微细电加工技术多用于微米尺度下的金属工件加工，其具有选择性好，定域性强，成本低廉的优势，通过微细电加工原理对半导体芯片表面金属层进行选择性去除，可以快速便捷地对芯片不同位置进行选择性和特异性加工，能够极大降低半导体芯片金属电极制作难度。本发明提供一种以微细电加工对半导体器件表面金属电极选择性去除的方法和装置。
本发明提供的半导体器件表面金属电极选择性去除的方法，包括：
把电源（A），阳极探针（E）、阴极探针（D）、电解液（H）和半导体芯片（J）上的金属电极（I）搭建成电解回路。
进一步，
所述半导体芯片（J）部分或全部浸没在所述电解液（H）中。
进一步，包括：
控制所述阴极探针（D）与所述半导体芯片（J）表面的半导体材料或所述金属电极（I）中目标区域（F）之外的部分接触。
进一步，还包括：
利用辅助定位装置（C）控制所述阳极探针（E）接近所述目标区域（F），通过所述电源（A）施加直流或高频交流信号对所述目标区域（F）进行选择性去除。
进一步，
所述辅助定位装置（C）包括带有精密定位功能的机械装置。
进一步，
所述辅助定位装置（C）为半导体探针测试台。
进一步，
所述半导体芯片（J）全部或部分浸没在所述电解液（H）中包括把所述金属电极（I）需要去除的目标区域（F）全部浸没于所述电解液（H）中。
进一步，
所述电解液（H）采用对所述金属电极（I）无腐蚀性、含有低浓度卤离子的高电导率溶液。
进一步，
所述高电导率溶液指室温下电导率为10-2S·cm-1及以上的溶液，所述低浓度卤离子指浓度在0.2mol/L及以下的卤离子。
进一步，
所述电解液（H）为溶有0.2mol/L氯化钠的饱和硫酸钠溶液。
本发明还提供一种半导体器件表面金属电极选择性去除的装置，所述装置用于实现上述的半导体器件表面金属电极选择性去除方法，所述装置包括；
电源（A），阳极探针（E）、阴极探针（D）、电解液（H），
所述电源（A），阳极探针（E）、阴极探针（D）、电解液（H）用于和半导体芯片（J）上的金属电极（I）搭建成电解回路。
本发明提出的以微细电加工对半导体器件表面金属电极选择性去除的方法原理简单，通过简单的电路结构即可实现，且成本低，无需采用刻蚀等需要贵重设备的去除手段。
本发明提出的半导体器件表面金属电极选择性去除的装置定位简单方便，只需通过机械结构将探针移至所需区域，即可精确去除目标区域的金属电极，无需制作掩模版，广泛适用于对目标区域不同的半导体芯片批量进行表面金属去除。
本发明提出的半导体器件表面金属电极选择性去除的方法对去除区域具有高选择性，对半导体芯片上其他部分无影响，避免了多次光刻中光刻胶质量问题对半导体芯片上目标区域之外的部分产生影响。
本发明提出的半导体器件表面金属电极选择性去除的装置可结合自动探针台等辅助机械装置，实现自动定位和去除，可操作性强，适用于批量生产。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据发明实施例一的以微细电加工对半导体器件表面金属电极选择性去除方法的实施示意图；
图2示出了根据发明实施例二的以微细电加工对半导体器件表面金属电极选择性去除方法的实施示意图；
图3示出了根据发明实施例三的以微细电加工对半导体器件表面金属电极选择性去除方法的实施示意图，
A、高频交流电源；B、显微系统；C、辅助定位装置；D、阴极探针；E、阳极探针；F、目标区域；G、电解液槽；H、电解液；I、金属电极；J、半导体芯片；K、毛细滴管；L、电解液滴。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明的以微细电加工对半导体器件表面金属电极选择性去除方法的实施例一的实施示意图。
实施本发明的微细电加工对半导体器件表面金属电极选择性去除的方法的装置，即以微细电加工对半导体器件表面金属电极选择性去除装置包括电解液槽G、直流或交流电源如高频交流电源A、阳极探针E、阴极探针D和探针辅助定位装置C等构成。其中，电源A、阳极探针E、阴极探针D、电解液H和半导体芯片J上的金属电极I共同构成电解回路。半导体芯片J部分或全部浸没在电解液H中，外接的电源A通过阳极探针E和阴极探针D引出，其中阴极探针D与半导体芯片J表面的半导体材料或金属电极I中目标区域F之外的部分接触，利用辅助定位装置C控制阳极探针E接近目标区域F，通过电源A施加直流或高频交流信号对金属电极I的目标区域F进行选择性去除。
具体地：
辅助定位装置C包括但不限于半导体探针测试台等带有精密定位功能的机械装置；
半导体芯片J全部或部分浸没在电解液H中指金属电极I需要去除的目标区域F全部浸没于电解液H中；
电解液H采用对金属电极I腐蚀速率低或无腐蚀性、含有低浓度卤离子的高电导率溶液，其中，所述高电导率溶液指电导率在10-2S·cm-1（室温，S为西门子，cm为厘米）及以上的溶液，所述低浓度卤离子指卤离子浓度为0.2mol/L（mol为摩尔，L为升）及以下。如所述高电导率溶液可为溶有0.2mol/L氯化钠且电导率为2×10-2S·cm-1的饱和硫酸钠溶液。阳极探针E和阴极探针F使用电解过程中不产生溶解的材质，如钨、铂等金属。
图1所示的实施例一中，金属电极I全部浸没在电解液H中，电解液H采用对金属电极I腐蚀速率低或无腐蚀性的高电导率溶液，如含微量氯离子的高浓度硫酸钠溶液；阴极探针F接触在金属电极I上除目标区域F外的任意位置，通过辅助定位装置C控制阳极探针E接近目标区域F并通过电源A施加高频交流电，通过显微系统B观察到目标区域F被去除干净后，切断电源A，即完成目标区域F的去除。
图2为本发明的以微细电加工对半导体器件表面金属电极选择性去除方法的实施例二的实施示意图。
如图2所示，辅助定位装置C控制毛细滴管K将电解液H滴到目标区域F，以电解液滴L完全覆盖目标区域F且覆盖其他部分面积最小为宜。其中电解液H可采用含高浓度氯离子等对金属电极I腐蚀速率较慢的溶液，控制阴极探针F插入电解液H中但不与金属电极I接触，阳极探针E接触目标区域F，通过电源A施加直流或高频交流电，在显微系统B中观察到目标区域F去除干净后切断电源，即完成目标区域F的去除。
图3为本发明的以微细电加工对半导体器件表面金属电极选择性去除方法的实施例三的实施示意图。
如图3所示，对于GCT等含有多个阴极疏条的半导体芯片J，当半导体芯片J上含有多个目标区域F时，辅助定位装置C可为半导体自动探针测试台，先通过探针测试台检测各个元胞电特性，检测并记录金属短路的疏条位置，而后辅助定位装置C将通过程序自动按坐标移动到目标区域F，并结合实施例一或实施例二中的方式对多个目标区域F分别去除。
本发明提出的以微细电加工对半导体器件表面金属电极选择性去除的方法原理简单，通过简单的电路结构即可实现，且成本低，无需采用刻蚀等需要贵重设备的去除手段。
本发明提出的半导体器件表面金属电极选择性去除的装置定位简单方便，只需通过机械结构将探针移至所需区域，即可精确去除目标区域的金属电极，无需制作掩模版，广泛适用于对目标区域不同的半导体芯片批量进行表面金属去除。
本发明提出的半导体器件表面金属电极选择性去除的方法对去除区域具有高选择性，对半导体芯片上其他部分无影响，避免了多次光刻中光刻胶质量问题对半导体芯片上目标区域之外的部分产生影响。
本发明提出的半导体器件表面金属电极选择性去除的装置可结合自动探针台等辅助机械装置，实现自动定位和去除，可操作性强，适用于批量生产。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (11)
1.一种半导体器件表面金属电极选择性去除的方法，其特征在于，包括：
把电源（A），阳极探针（E）、阴极探针（D）、电解液（H）和半导体芯片（J）上的金属电极（I）搭建成电解回路。
2.根据权利要求1所述的半导体器件表面金属电极选择性去除的方法，其特征在于，
所述半导体芯片（J）部分或全部浸没在所述电解液（H）中。
3.根据权利要求2所述的半导体器件表面金属电极选择性去除的方法，其特征在于，包括：
控制所述阴极探针（D）与所述半导体芯片（J）表面的半导体材料或所述金属电极（I）中目标区域（F）之外的部分接触。
4.根据权利要求3所述的半导体器件表面金属电极选择性去除的方法，其特征在于，还包括：
利用辅助定位装置（C）控制所述阳极探针（E）接近所述目标区域（F），通过所述电源（A）施加直流或高频交流信号对所述目标区域（F）进行选择性去除。
5.根据权利要求4所述的半导体器件表面金属电极选择性去除的方法，其特征在于，
所述辅助定位装置（C）包括带有精密定位功能的机械装置。
6.根据权利要求5所述的半导体器件表面金属电极选择性去除的方法，其特征在于，
所述辅助定位装置（C）为半导体探针测试台。
7.根据权利要求2-5任一项所述的半导体器件表面金属电极选择性去除的方法，其特征在于，
所述半导体芯片（J）全部或部分浸没在所述电解液（H）中包括把所述金属电极（I）需要去除的目标区域（F）全部浸没于所述电解液（H）中。
8.根据权利要求7所述的半导体器件表面金属电极选择性去除的方法，其特征在于，
所述电解液（H）采用对所述金属电极（I）无腐蚀性、含有低浓度卤离子的高电导率溶液。
9.根据权利要求8所述的半导体器件表面金属电极选择性去除的方法，其特征在于，
所述高电导率溶液指室温下电导率为10-2S·cm-1及以上的溶液，所述低浓度卤离子指浓度在0.2mol/L及以下的卤离子。
10.根据权利要求9所述的半导体器件表面金属电极选择性去除的方法，其特征在于，
所述电解液（H）为溶有0.2mol/L氯化钠的饱和硫酸钠溶液。
11.一种半导体器件表面金属电极选择性去除的装置，其特征在于，用于实现权利要求1-10任一所述的半导体器件表面金属电极选择性去除方法，包括；
电源（A），阳极探针（E）、阴极探针（D）、电解液（H），
所述电源（A），阳极探针（E）、阴极探针（D）、电解液（H）用于和半导体芯片（J）上的金属电极（I）搭建成电解回路。
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| CN116504684A (zh) * | 2023-06-27 | 2023-07-28 | 清华大学 | 半导体器件局部金属电极去除装置及方法 |
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