功率半导体器件芯片背面多层金属层技术清华大于横♦子学统工两赁阶艮本丈川燃了加隼牛年体X件&月*由客会：公金&分，才@大是芯月仙Azi网■单“泰木箝去本•补仓了64金£小分卒的0柞*川8材&中的上叁A瞰"技小AA/大的线才貌一.芯片背面多层金牖层的必要性一般功率半孙体界件的结出如图1耳小,对于NPN华，一方回自我大的电施由底地就触图I■化的工，牛，HHftt*拘名片“按区和碎片,然后从位前晌发M根源ibi另一力.出，强电靖所产生的大状於从经必片和芯片焊接以传至底座内敢及出去.因此，芯片•伊接层•底座之网的站接成R将产取彩仪?1件的电热性能,尤其站材*之间接触界面上的搔M焦阻将对功率空号体器件的储性能产定重大影啊.为此除r要求芯片煤房与依座有较好的科接质■外，还对芯片怦原号硅片首间间的帖模提出了下列要求.1•与Si/&0.的枯按性修好.空”少.这便芯片的林接机做鼓度星，芯JHH芯什"U的接触热阻小，从M使K件的内热R1FM.二次也穿住能好，就热攸为循环次数世71,一，2•与，依戒蜂按“好，欧的设娘电用小,小及体电附小•3•硅片•芯片02•底土的各以之间热匹配好，使“件的航热蚁多件华假高⑶.这时于谀加山妥衣住”材料间的出曲霰条数相近B对于软用料，用要求算乂问边材料之同的独总联系数相近.4•各及MI4之8不产生而有反应，杳如会切胸客件的仃然值工或得件的长期❸定性.及加上方便，成*抵.目前生产中常川的芯片枯按裾制有共AW，人坏发胃所《早电或不9电）.索相我筱导电放《才蚁粉在70%以上）和含ftiIMU破旗（极刑）等四类.All-Si16・5|1・产1>*・射手共（14处*3的&冷优点始可8性高，其是成是徐格或，便用不机方便・其它几科帖接附料的优点臬价格使旺，使用方便，?性能楠座.所以K半、体畜件中通常不用后三类芯片拈板利，面入用共超谆料.共出"料中的八53%甑.Au・12%G•等«W»t板里就拉球度高，性生小血，粒价格仅再，一般只用军品生产.而Pb・5%Sn.Pb・5<%ln・2.5%A«等软母加•负极以抗心去慎低，他城坤率X，传给芯川的残余底力低，价格便XB所以广迂用『比用功率中外体券件•运些煌科峋源分物即在贞比校列I&L成分(Jta西伊比)•*RACO(MF.)BBM(MF.)w(GPd一一一1(W/cai-X)AB*««(xit-y-C)n-c“C»C3C“cIH*CA・・8”lM3tM：K224IH8・。M.to.m(it-*2sroAl17-G,IK115r\111Itt”.・-S。149135//e.iss2B.U»1部分含金毋N的性能比校41但这些金法•铅联或锯翳的介金却外与Si/Si。’的拈接性能描差,线监膨联系数也都比Si的2.6X1(T'/C大很多•投不到一肿柒一的金属C!可以同时*1足曲*所列的各项要求，尤并当芯片而粗较大时芯片背田帖接^"后账成空汨或《t«r，使各区间界面上的接触搀阻用大，从而便器件内拈用带大，芯片滑升高，M造成n部过拈和热疾力•所以对于芯片而加较大的功率得件，为了提高非町器性，就座对芯不，芯片仃就金属展.芯片灯料层.底座等进行认口的热
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
・一般在芯片行画轿果用多层金殖层，再刑奸力烧接芯片和底法.二.芯片背面多层金属层的设计而枳较大的芯片KW*金H常山三星金・绢或，在这种结构中它力分别处称为上帖时瓜.RlrtG(HftG)和下砧明旧，如图2所示.下对也依次介绍各层金属原的成分和分布的选扑.$?片IM?J片育正二口会国口燃目.芯片皆函命■■材包痣算从附作件SIA属层的需筌出炭，半导体技术中常用金属的性能比较列于表2.±hntfi对于U接与S"$Ob接触的上拈制房材料，蹙求其与Si/SiO,槎制性好，粘接力#，热期K系故与Si相近，只与Si的欧方接收票数小•力表2可州，与Si/Si。,粘接性健很好的金01有，”■a.ThV,但A1与Si的密联系数相差太大，所以一般选用Cr.Ti.V作为上粘附层金属•过去国内生产中常用单层2件背面金属房,由表2可知，从N.的图鬣系数，与Si的帖接住他和可好性来次，它只是一神勉如可用的材料而不必一片很好的仙科.下帖附息这站芯片背面的最外层,K*它性於Q定.不用氧化.马马伊科层婢报，11导电和导热性艳良好.一鼓选Au或A”，由于Au价格小费,越来越多的R用窗件选用A《作为下林附公・《iAg表胤殿M受H.S.S。,.N。,和Ch等归集而生成蚱电性及乂世建坟接的Ak1s等.W»A(iti
住用A*Aq作下皓附层时,并不俄立接将会.《1”做在也,伏.轨腹上彩或艮好的功率器件芯片背加会属以・址因之一象金.幡町径丛燎上《1•锡等辱*3造成仪料直接与Cr.Ti或V金0股相搔收，而这些金属又足■煤金属，致使芯片加接性第仍很龙，另一方面金可很快通过扩放或胶上什孔穿过Cr膜葡，发生Au・S.反应形成一冲高电股Cr是比利物脓，Cr犷放到Au及制后和13axa«•c部(H*CT>xifC»**(”・CT)W/s・・C；电(XlL0・as)1目找sir・，电n皎*IL。•cm•jSi/SiO.的*“住N$LP-Si0,iLQ・s|•・zxiLQ・・・AIiiaaw3.4$ixit-1机”a<Cr».T♦.Mn.e4XIC*>Ct▲l：Ul.M*纾A«3U.S小6l.U一««3好PbTilCMa*产Mo“QiJ•Kit-1•Xlf*收野一NA▲IH4i>C.t43Xl«">nnv不il守4Pl▲tMg•.niM一-«««w■At<.ni.mOffS-nitN•34u—修好Tiim・6•・，u1X1。・1X1…Q许我。WM0>，・6l.TtA.M一一ttHVIM?•♦<吁X*0—aff一»<率导体校求中*用於・住・tt般it-▲在5?，电ITWIU氧站自彩或Cr.O’feSHii在金层发面，这肿/化瓜的电阻很大，可炸性也横起⑸.所以在A*AgWCr.Ti.V之间需设置用外质或过液笈，这通常采用Ni展和合金层.Ni和Au.A<%Cr.Ti.V都反粘接，既可防止煌科直接与Cr.Ti.V接触,又问阻止A「Cr|H的几IT,而Ni在Au中的犷激所引起的电阻期大比Cr在Au中V放小科多.Ni的修藤系数在Cr.Ti.V和A*Ac之俯，Si-Cr《Ti.V)-A0(Af)纷热整小系数遑层增加，热内配性好.二元东的CrC〃Ag・Ag三发金展瑛也站常用的功率中导体H件芯片评DM金3U.它0Cr/Ag合金《代SN.BL上述Cr(Ti.V)-Ni-Au(A<)WCr-Cf/Ac-Ag芯片竹面金谭层的优点是从机械.电•拉和长制Q定可余性等作了全面考龙.乂来用了Au.A，朦件勺外版•芯片可爆性和桧定性部最好,所以在It界上代抄了广江的应IM.2.竹百食・11各发11度和分布的4电受获福於急的"国金属房,不仅要合理选井各层材料，而11对8层15懂和房间标按等也有严格的要求.由于Cr是一片高就和高乱度材畀，为了减小申欧电取和方汉间的应力,农光由表面上的Cr股》度应较礴•V,T.MH1用率很高，V.TiK更不宜过斤•在，般器件中，电处主要处/立芯片,前金属庆就由，达不府于芯片&而上电仪系统中附情况，而金的折格乂很货，所以卜•粘附瓜Au般的与度也很福,也眼则可比金睽！n”一蚱.4功*器件中芯片工作立收校为了保证器件的长中1时*性，在校交工作RKF长IW匚作时N.股仍能显列良好的阴外力川，故Ni度应较小.三层总以在l»m左右，n体以度的这样与芯汁省好的光流度仃关.相第何必材料之问的交叉应在成分n分比的5。%左右，我际上是一种介会*对『Cr-Cr/AgAg背■攵旗以，K分布MWf中MCr.A工成分百分比8本相等的合9星.这在工艺控制上校*・金X层怠厚度通常也牧厚.三、芯片背面金属层的制§■工艺.对a片hik清清质”光稔厦的■双由于背面殳“腰姑女接淀机在硅片u・上的，磋片廿必的法“情况将r［钱彤・得娱的欢h及余《映和硅片阿的拈按情况，因比在制备金及*他硅片W圜。发遗行♦效的情他处理•由广立汉金属也对硅片我闻几何上的阴影作用，花粗粒龙青上&般成竹孔w气孔.为完金宙用粗位*前所需要的傅袋厚度也将增加,爸划帖接力将火低.为TM小儿何明影的彩峋，M备。面金修层时蛙片图曳艇找•或已指'出，玄堂1•敏的厚度是不宜太大泊，因此，对了已选定的某片背面金温扇系珑，K艮求硅片音宣布与之相对应的光精度.在那常先借的友面上做大面枳的金属9,其转按力也不口径心.雪・彩成的方式一或可的康友成俄时的方法东形成力而攵口发.由于施射时射入法麦修的朦FM有核8的能量，因此微射所账以信版与硅片的拈接力逋常比直空怂发快0L在检薇粗精表匐*M（射旗也比n空最发膜好.减射藻一般具有压娼层力,而”空羸发设枳黑八有拉伸皮力.H空靠发的递率和m2均匀度的拄制邮校«>n合金和某些金修不觥知它亲加工.但极射设备一般价格较黄，成腴速度粒慢.9.磷片・度在空气中破片表圆松阳看大量的气体，这喧影，离眼的成H,所以在开箱淀枳金属傅黑前需将硅片在真空中加内•定时阿,使此片农出充分去气.另外，依高的破片*度可使■联成较初期淀根在醇片上的工枝具在一定的可功性，有科fitt废成较大的晶th彬成均匀•黄的金♦礴th舒展温度K低时或至可他心虚作茄帽.5轮发现，在神怅不加热忖用或空蒸发所加或的金喇箕芯片拈接盯切力明授饪F讨底适与如物所制成的《1•但为『不命我住3用无揖的21件件156,林底加出41度也不立过A.nifii当高途运动的公殖n子餐火在让片上时，林片表卢的温度也会升/!（•四,应用情况我M分期川对田产或发mm附设各，经过选力改装，Q理选推次租或核条件•不同仃料间的界面成分蛆令及芯计青面金M乐的M.发行光清夜的匹配，荻杼了质量优良的冬片芯片育面全快金属股.巳分踽对于几个工厂的功率集或电M.功*船体管•GTRfuSCR的生产，在相应改变JI件的燃蜡工之后，快芯片和底样间的接触改舌，空用*奉前除，芯片和底座制的粘按剪切力许可达到美国军#的有关爬定.得件的烧结成品率提而，内热用液小，抗二次击穿性能和网歌工作寿命q我提高.使用情况举例如下.i4«««an杼Cr・Ni・Au系统用于W7MD第列集成Q国・代“NUfNi工艺.作芯舞她成超率从原关的30%提崩到85%以上，管芯HI帖逼成乱事从原来的"本上不毋用投外则的9。%・各类样用的热碣和芯片帖援狗切力对比刊F麦3.«3各，a品的热电”芯片帖接，5力对比♦立盯liQic▼辱SU力n豆冷亵(•C/VI)（k1）i.BrBS.KtRS.Alfi.un.i>.iiU.l*.用仲■《・*・4.««««.«■s.n353,wwm>加国工25Ml电仃&的修♦♦•比•《！!灵为不兔O片构，-xn*・传力・△T・・eo・C,1..■!#.h”・3")2.M千功率a体瞥我们将Cr・Cr/Ax.\E仃附金M吆用户M厂的低玄大功率依£，一次击”电报援X的55%，除雄或从率从75%提高刎的90%，抗热减劳珏度也明达提・・某厂将我们转让的Cr・N"A3金MK工艺用F5QW彩电行情，使用跃入式d2快底&9八抗热疲劳情坏次数从京索的不到1。网次，提*到8000次，22个核试样管无一失Xt到一万次时也只有个别器件失效，共同收寿命认验情况如何3所示.将谀技术刖于G3DF53J匕与功率管制作中，在△Tc*90t的电热硬环条件卜，M欢寿G达到2万次以上时仍为0/22失效I1”.某厂生产的强放功率管在使用幢系芯H#闿多以金处世后，经入光检黑，芯片与底座阊的空鬲珞拿涧除，加在内阳明发故小・五.结束语作，住研究H推广ilfiH")对北京体器件fiF.将册晶体甘厂.七七四厂.标用格”体厂.辽丁丛体管厂专单位的大力配分制支持，许步H4在将倒技术汨于本厂产乱方血做了很多工作，怏依技术较快应用于工厂生产井取得K#的蜡济就核.新达率・马博.，立礼.W景黄.马树之等用上出助作r部分岗试分析•在此h听石物财相支持过旅顼工作的司4和a位集女曲森•分派Bi«a究樵广过世中曾秘利镰电f»假电子属相中关村城区我合分析用法4金的安助*♦寿资於(I)«tlaterCt)AJ.Y««4ih>1..IEEETrru.Y-.CHMTT・No.6・，jJ7・4”.I，Q.|，(»D.K.OCwb«|al.JKeETr.«>,Vol.QIMT-l.No.>.^15T*W.ItTf.i(4)H.D"gar«tVr>M..Vol.EQ-23.($)R.C.Woitci•L.《CXC“-Mmk"Cb*BiHrramPbyii.CRCPress.Inc.•Mrd.D-1,I.F-l81.1*4~1M3(•)L.E.Twtytt“..Pec.lBER.Va|.sr.心.，.P・M~g.liv(T)H.F.W«tf.惮工gift・争面)(1«M).率-率.BE*出♦世.1"5年M・«SH*fttt.KmK(t)ftal.,Traa»>-<<••»!.Vel.l.HTl.l(IM《拳♦修隹家》•】a♦$・*：«.MMA宏文出网五小许j；蚓?许&Uiil部分工
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