[发明专利]钛镍银多层金属电力半导体器件电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力半导体器件制造技术，特别是一种钛镍银多层金属电力半导体器件电极的制备方法。

背景技术

目前，电力半导体器件大多以硅单晶为基片，通过扩散等生产工艺后在硅片内按照设计形成一个或数个PN结，但硅是一种非金属半导体，不易与外界电路相连。传统的电力半导体器件外引出线与硅片连接，一般根据器件的结构采用两种方式，即焊接式和压接式，焊接式用化学镀镍工艺使硅片表面形成一镍层电极，再采用铅锡等焊料与外部引线焊接相连；压接式用铝烧结和蒸发工艺加工，在硅片的阳极面用铝与铝片烧结，阴极面上蒸发形成一铝层电极，然后与外压块相连。中小功率器件电流较小，硅片面积小，一般采用焊接式连接；大功率器件工作电流大，硅片面积大，为避免应力影响器件性能，一般采用压接式连接。

上述化学镀镍、铝烧结和蒸发工艺方法制备电极方法的缺点是：化学镀镍工艺稳定性不好，硅镍合金容易引起硅片内部应力加大，可靠性差，特别是较大面积硅片合金时引起应力和形变较大，严重的将导致硅片裂开，使器件失效。压接式所采用的铝烧结工艺中，其铝是施主物质，在合金过程中容易使铝扩散进硅片层形成PN结，严重影响器件的性能，甚至不能工作，另外蒸铝器件在工作过程中存在铝迁移现象，器件阴极蒸上去的铝层在工作过程中会逐渐消失，最终会因无铝而不能工作，影响器件可靠性和寿命。

发明内容

本发明目的是针对上述传统方法制备电极存在的问题，提出一种钛镍银多层金属电力半导体器件电极的制备方法，使电极稳定性强、导电性好和使用寿命高，并增加器件的通态能力和可靠性。

本发明提出的钛镍银多层金属电力半导体器件电极的制备方法，包括以下步骤：

(1)将硅片夹置在电子束蒸发台中的旋转工件盘上，将纯度均为99.99％以上的钛、 镍、银三种材料分别放置在电子束蒸发台坩埚中的三个穴位中；

(2)关闭电子束蒸发台工作室门，抽真空至1.0×10^-3Pa，加热升温至200℃；

(3)先将坩埚中装有钛材料的穴位处于工作位置，打开电子束高压开关，调整电子束电流至800mA，蒸发10-15分钟，使硅片的电极面上沉积一层钛金属，钛金属层厚度大约为40nm；然后关断电子束高压开关，调整坩埚中装有镍材料的穴位处于工作位置，打开电子束高压开关，调整电子束电流至800mA，蒸发30-35分钟，使所述钛金属层上沉积一层镍金属，镍金属层厚度大约为500nm；然后关断电子束电流，调整坩埚中装有银材料的穴位处于工作位置，打开电子束高压开关，调整电子束电流至800mA，蒸发30-35分钟，使所述镍金属层上沉积一层银金属，使银金属层厚度大约为500nm；

(4)电子束蒸发台工作室停止加热，降温至100℃时停止抽真空，打开放气阀，取出沉积上钛镍银多层金属的硅片；

(5)将上述硅片放进烧结炉中，抽真空至2.0×10^-3Pa，套上炉体，升温至600℃，恒温60分钟；

(6)移开炉体，降温至200℃时停止抽真空，打开放气阀，取出硅片，降至常温，得到钛镍银多层金属电力半导体器件电极。

本发明技术的有益效果是：其采用了真空电子束蒸发方式按序分别将钛镍银三种金属沉积在硅片的电极面上，以及通过合金方式形成了高性能的钛镍银多层金属电极，使得电极稳定性强、导电性好和使用寿命高，并能增加器件的通态能力和可靠性。

采用本发明技术生产的电力半导体器件通态峰值电压(V_TM、V_FM)超过国家有关标准，优于传统工艺生产的器件，并且其他技术指标不低于同类器件。

主要技术参数对比如下：