[發明專利]鈦鎳銀多層金屬電力半導體器件電極的制備方法

有效

• 申請號: 201010132444.2
• 申請日: 2010-03-22
• 公開（公告）號: CN101789382A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 項衛光;徐偉
• 申請（專利權）人: 浙江正邦電力電子有限公司
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60
• 代理公司: 永康市聯縉專利事務所(普通合伙) 33208
• 代理人: 柯利進

技術領域

本發明涉及電力半導體器件制造技術，特別是一種鈦鎳銀多層金屬電力半導體器件電極的制備方法。

背景技術

目前，電力半導體器件大多以硅單晶為基片，通過擴散等生產工藝后在硅片內按照設計形成一個或數個PN結，但硅是一種非金屬半導體，不易與外界電路相連。傳統的電力半導體器件外引出線與硅片連接，一般根據器件的結構采用兩種方式，即焊接式和壓接式，焊接式用化學鍍鎳工藝使硅片表面形成一鎳層電極，再采用鉛錫等焊料與外部引線焊接相連；壓接式用鋁燒結和蒸發工藝加工，在硅片的陽極面用鋁與鋁片燒結，陰極面上蒸發形成一鋁層電極，然后與外壓塊相連。中小功率器件電流較小，硅片面積小，一般采用焊接式連接；大功率器件工作電流大，硅片面積大，為避免應力影響器件性能，一般采用壓接式連接。

上述化學鍍鎳、鋁燒結和蒸發工藝方法制備電極方法的缺點是：化學鍍鎳工藝穩定性不好，硅鎳合金容易引起硅片內部應力加大，可靠性差，特別是較大面積硅片合金時引起應力和形變較大，嚴重的將導致硅片裂開，使器件失效。壓接式所采用的鋁燒結工藝中，其鋁是施主物質，在合金過程中容易使鋁擴散進硅片層形成PN結，嚴重影響器件的性能，甚至不能工作，另外蒸鋁器件在工作過程中存在鋁遷移現象，器件陰極蒸上去的鋁層在工作過程中會逐漸消失，最終會因無鋁而不能工作，影響器件可靠性和壽命。

發明內容

本發明目的是針對上述傳統方法制備電極存在的問題，提出一種鈦鎳銀多層金屬電力半導體器件電極的制備方法，使電極穩定性強、導電性好和使用壽命高，并增加器件的通態能力和可靠性。

本發明提出的鈦鎳銀多層金屬電力半導體器件電極的制備方法，包括以下步驟：

(1)將硅片夾置在電子束蒸發臺中的旋轉工件盤上，將純度均為99.99％以上的鈦、?鎳、銀三種材料分別放置在電子束蒸發臺坩堝中的三個穴位中；

(2)關閉電子束蒸發臺工作室門，抽真空至1.0×10^-3Pa，加熱升溫至200℃；

(3)先將坩堝中裝有鈦材料的穴位處于工作位置，打開電子束高壓開關，調整電子束電流至800mA，蒸發10-15分鐘，使硅片的電極面上沉積一層鈦金屬，鈦金屬層厚度大約為40nm；然后關斷電子束高壓開關，調整坩堝中裝有鎳材料的穴位處于工作位置，打開電子束高壓開關，調整電子束電流至800mA，蒸發30-35分鐘，使所述鈦金屬層上沉積一層鎳金屬，鎳金屬層厚度大約為500nm；然后關斷電子束電流，調整坩堝中裝有銀材料的穴位處于工作位置，打開電子束高壓開關，調整電子束電流至800mA，蒸發30-35分鐘，使所述鎳金屬層上沉積一層銀金屬，使銀金屬層厚度大約為500nm；

(4)電子束蒸發臺工作室停止加熱，降溫至100℃時停止抽真空，打開放氣閥，取出沉積上鈦鎳銀多層金屬的硅片；

(5)將上述硅片放進燒結爐中，抽真空至2.0×10^-3Pa，套上爐體，升溫至600℃，恒溫60分鐘；

(6)移開爐體，降溫至200℃時停止抽真空，打開放氣閥，取出硅片，降至常溫，得到鈦鎳銀多層金屬電力半導體器件電極。

本發明技術的有益效果是：其采用了真空電子束蒸發方式按序分別將鈦鎳銀三種金屬沉積在硅片的電極面上，以及通過合金方式形成了高性能的鈦鎳銀多層金屬電極，使得電極穩定性強、導電性好和使用壽命高，并能增加器件的通態能力和可靠性。

采用本發明技術生產的電力半導體器件通態峰值電壓(V_TM、V_FM)超過國家有關標準，優于傳統工藝生產的器件，并且其他技術指標不低于同類器件。

主要技術參數對比如下：