[發(fā)明專利]一種適用于發(fā)熱涂層材料歐姆電極的制作方法

有效

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• 申請日: 2020-05-12
• 公開（公告）號: CN111599669B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設計）人: 吳慎將;薛嘉隆;程軍霞;周文炳;李黨娟;張文斌;蘇俊宏
• 申請（專利權）人: 西安工業(yè)大學
• 主分類號: H01L21/288
• 分類號: H01L21/288;H01L21/28
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

本發(fā)明涉及一種適用于發(fā)熱涂層材料歐姆電極的制作方法。為防止制作發(fā)熱涂層材料的歐姆電極的觸點接觸不良、觸電打火或者引出線脫離電極等引起的損壞和安全事故，本發(fā)明的制作方法為處理好基底，在要制作歐姆電極的區(qū)域使用手持式低溫等離子體發(fā)生器進行轟擊，或放置金屬微孔陣列板，使用低溫等離子體在真空條件下轟擊陶瓷基底，在陶瓷表面形成微孔陣列；涂覆碳基材料，并使?jié){料沉積進入小孔，在真空條件下進行梯度加熱；碳基材料固化后，涂覆一層高純導電銀漿，將多芯銅絲附著在小孔上，再次涂覆導電銀漿，使導電銀漿與小孔內(nèi)壁充分接觸，在真空條件下進行梯度加熱，制作完成一種接觸穩(wěn)定，比接觸面積大，引出線抗拉強度大的電極。

技術領域

本發(fā)明涉及陶瓷基底發(fā)熱涂層材料制作的技術領域，具體涉及一種適用于發(fā)熱涂層材料歐姆電極的制作方法。

背景技術

歐姆接觸：金屬與半導體形成歐姆接觸是指在接觸區(qū)形成一個純電阻，而且電阻越小越好，使得組件工作時，大部分的電壓降在活動區(qū)而不再接觸面，不會導致存在電阻而產(chǎn)生發(fā)熱和能量損耗。接觸電阻大小直接影響器件的性能指標。歐姆接觸在金屬處理中應用廣泛，實現(xiàn)的主要措施是在半導體表面層進行高摻雜或者引入大量復合中心，不會使半導體內(nèi)部的平衡載流子濃度發(fā)生顯著的改變。

金屬在n型半導體陶瓷表面建立歐姆接觸的條件為：1)金屬的功函數(shù)Ф_m應大于半導體的功率函數(shù)Ф_s；2)消除陶瓷表面的吸附氧層。用銀漿制成的電極與陶瓷形成歐姆接觸的關鍵在于消除陶瓷表面存在的吸附氧層。氧在銀中溶解度很低，氧分子和n型半導體陶瓷表面的導電載流子即電子產(chǎn)生極化作用，電子被俘獲，使載流子濃度減少而產(chǎn)生正空間電荷，在界面形成高阻層。在銀漿引入還原性強的金屬如Zn、Sn、Sb等，其會奪取氧而使半導體表面的空間電荷得到中和，因而降低接觸電阻。還原性金屬在大氣中燒滲時本身極易被氧化，所以在工藝組成上應保證還原性金屬在破壞吸附氧層之前不致被氧化，保持足夠的還原能力，而且還應該盡可能避免電極表面的還原金屬被氧化，以免影響可焊性，研究歐姆接觸銀漿的關鍵：1)嚴格控制制作電極工藝(升溫速度，保溫時間)；2)在電極中加入氧化勢更強的有機鋁等，由于鋁的選擇性氧化，可以使還原性金屬在破壞界面吸附氧以及銀形成固體之前不被氧化；

想要形成好的歐姆接觸，有兩個先決條件：1)金屬與半導體有低的勢壘高度；2)半導體有高濃度的雜質(zhì)摻入。

此外良好的歐姆接觸必須有以下幾個主要特點：1)可再生性的低比接觸電阻；2)統(tǒng)一的、均勻的接觸—半導體界面，在界面就有平面同性；3)光滑的表面形態(tài)；4)高溫工作下的穩(wěn)定性；5)氧化性；6)好的粘附性；7)工藝上的易實現(xiàn)；8)好的機械性能。

低溫等離子體微細加工技術：目前，低溫等離子體微細加工手段是材料微納米級別加工的關鍵技術，它是微電子、光電子、微機械、微光學等制備的基礎。特別是在超大規(guī)模集成電路制造工藝中，近三分之一的工序是借助等離子體加工完成的，如等離子體薄膜沉積，等離子體刻蝕以及等離子體去膠等。

在等離子體刻蝕工藝中，首先把硅晶片上涂抹上一層由碳氫化合物構成的光敏物質(zhì)，并在光敏物質(zhì)上蓋上具有超微孔陣列的金屬模板，然后進行紫外曝光，使得部分晶片的表面裸露出來，接著再把這種待加工的硅晶片放置到具有化學活性的低溫等離子體中，進行轟擊。這種具有化學活性的等離子體通常是由氯氣或者碳氟氣體放點產(chǎn)生的，不僅含有電子和離子，還有大量活性自由基，如CI、CL₂、F、CF等。這些活性基團沉積到裸露的硅晶片上，與硅原子相互結合形成揮發(fā)性的氯化硅或者氟化硅分子，從而對晶片進行想要的轟擊形狀。另一方面，為了控制轟擊到晶片的離子的能量分布和角度分布，通常將晶片放置在一個施加射頻或脈沖偏壓的電極上面，在晶片的上方將形成一個非電中性的等離子區(qū)，即鞘層，等離子體中的離子在鞘層電場的作用下，轟擊到裸露的晶片表面上，并與表面層進行碰撞，使其濺射出來，從而實現(xiàn)對晶片理想形狀的轟擊。

應用等離子體刻蝕和轟擊工藝的核心問題在于提高速率，同時又能保證轟擊過程具有較高的均勻性。這不單單是技術問題，更是涉及到復雜的物理問題。