[其他]一種半導(dǎo)體硅元件的芯片支承體

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 87102044
• 申請日: 1987-06-23
• 公開（公告）號: CN87102044A
• 公開（公告）日: 1988-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡道松;劉汝模;黎德明;鄭堅
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙半導(dǎo)體材料廠
• 主分類號: H01L23/14
• 分類號: H01L23/14
• 代理公司: 中國有色金屬工業(yè)總公司長沙公司專利事務(wù)所
• 代理人: 徐洪男,蔣進

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件。

目前，半導(dǎo)體硅電力元件多采用鉬片作為芯片支承體。但是，鉬與硅的熱膨脹系數(shù)相差較大，鉬約為5×10^-6℃^-1，硅僅為3～4×10^-6℃^-1，在管芯的燒結(jié)或焊接時，由于硅芯片與支承體鉬片的收縮率不同，易造成管芯變形，甚至芯片破裂;燒結(jié)法制造管芯時，在硅芯片與鉬片之間加入的鋁箔會與鉬形成MoSi₂，其電阻是鉬的4倍，熱膨脹系數(shù)是鉬的1.5倍，這導(dǎo)致管芯壓降增大，結(jié)溫升高，并使硅芯片與支承體鉬片之間的粘潤性惡化。解剖硅電力元件的實測數(shù)據(jù)表明，鉬硅之間的粘潤面積大多數(shù)在80%左右;鉬片在高溫下會產(chǎn)生氧化，導(dǎo)致管芯壓降增加，元件成品率降低;由于粉末冶金鉬坯經(jīng)軋制后，存在一定的裂紋組織和各向異性，在沖圓加工成鉬片時，易在斷口出現(xiàn)裂紋，甚至出現(xiàn)分層，可能使圓片燒結(jié)后變成橢圓，為減少變形，不得不增加鉬片厚度，這不但浪費材料，增加成本，還增加了管芯的壓降;管芯燒結(jié)時，鉬片在高溫下存在放氣現(xiàn)象，會影響燒結(jié)效果。此外，鉬片鍍鎳時，所需溫度較高，鍍層易脫落;由于鉬與硅的硬度等性質(zhì)相差懸殊，使管芯的造型加工存在困難，金屬磨屑還可能沾污臺面，嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致管芯短路。

上述種種因素均可能導(dǎo)致制造的管芯報廢。鑒于此，目前以鉬片作支承體制造半導(dǎo)體硅電力元件的成品率不高。近年來，有人研究用鎢片代替鉬片。但是，鎢片也存在熱膨脹系數(shù)與硅芯片不一致的問題，而且存在硬度更大，加工和造型更困難，易開裂，成本高等問題。

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中上述不足之處，提供一種與硅芯片熱膨脹系數(shù)相近，導(dǎo)電好，不變形，不放氣，易于加工制造，與鋁箔沾潤性好，壓降較低，成型后的后續(xù)處理加工特性與芯片一致的半導(dǎo)體硅元件的芯片支承體。

本發(fā)明所采用的硅芯片支承體是一種在多晶硅或特定的單晶硅中摻入硼、鈦等添加劑制備的P型多晶硅片。

本發(fā)明采用三級品多晶硅，或P型單晶硅的頭尾料，或電阻率大于10歐姆·厘米的N型單晶硅的頭尾料為原料，對原料作表面清洗，化學(xué)腐蝕等予處理后，按投料重量計，加入0.20～0.50%的添加劑元素硼，元素硼純度為99.50～99.99%，加入0.08～0.30%的輔助添加劑金屬鈦，金屬鈦純度為99.50～99.90%，輔助添加劑還可以是金屬鋯或金屬鈷，在單晶爐中，用直拉法或定向結(jié)晶法制備P型多晶硅。

當(dāng)用直拉法制備多晶硅時以電阻率大于50歐姆·厘米的基硼和基磷的還原多晶硅為晶種，控制多晶的固相溫度梯度為100～150℃/厘米，晶體旋轉(zhuǎn)速度為30～50轉(zhuǎn)/分，熔體旋轉(zhuǎn)速度為6～10轉(zhuǎn)/分，提拉速度從1毫米/分逐漸變速至0.6毫米/分，并采用直接擴肩的辦法，按予定的直徑拉制多晶硅棒。制得的多晶硅棒材坯料，再滾圓至所需直徑，然后切片，研磨，拋光即成為本發(fā)明所述的半導(dǎo)體硅元件的芯片支承體。

對本發(fā)明所述方法制得的多晶硅片與現(xiàn)有技術(shù)中使用的鉬片的物理性能進行了對比測試，其結(jié)果列于表1。

表1