[发明专利]一种可引入双轴应变的IGBT压接式压装结构

说明书

本发明提出了一种可引入双轴应变的IGBT压接式压装结构，包含发射极金属电极板、发射极凸台、银片、下钼片、IGBT芯片、上钼片和集电极金属电极板。所述的下钼片为一侧是平面一侧为球面，其中面向芯片一侧为向外突出的球面，面向发射极电极板一侧为平面；所述的上钼片一侧为平面一侧为球面，其中面向芯片一侧为向内凹陷的球面，面向集电极电极板的一侧为平面。可通过调节上钼片与下钼片球面一侧的曲率，来改变压接在其中间IGBT芯片的曲率，在不损坏IGBT芯片的前提下，可使其获得不同大小的双轴应力，其中所述的IGBT芯片集电极应面向上钼片，而发射极与源极则面向下钼片。本发明可降低器件的导通压降并提升器件的电流能力。

技术领域

本发明涉及IGBT的封装领域，具体涉及一种可引入双轴应变的IGBT压接式压装结构。

背景技术

功率绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，以下简称IGBT)目前的封装工艺主要有压接型与焊接型两种。焊接性封装IGBT目前在国内外应用广泛，其中，封装结构内部各组件的固定以及互连键合引线是焊接的关键环节，这就需要焊接点两侧材料的热膨胀系数之差在合理的范围之内，以提高封装器件的可靠性。但是，随着芯片的长期工作，焊接点会出现热退化现象，由此在很大程度上会导致焊接点两侧的材料分离，从而导致焊接型封装的问题更加突出。

因此，压接型封装的IGBT逐渐受到了业内的关注。相比于焊接型封装的IGBT器件，其具有双面散热、更小的寄生电感及更高的可靠性等等，在高压大功率领域具有更大的优势。在压接型的封装结构中，IGBT的压装形式对封装可靠性、封装之后器件的性能等特性具有很大影响。虽然现有很多压接型压装IGBT的改善方法，但是这些改善都主要针对压装的可靠性以及其使用寿命，例如张升等人提出的一种大组件IGBT压装单元，其可以实现多级IGBT器件串联压接，并通过碟簧实现压力的长期保持和形变适应，使得IGBT符合各种工况下的压装标准，并有效的提升了器件的可靠性等等。并未涉及对封装的核心器件-IGBT单元作出改进。

根据实际工程需要，在现有的压接型压装IGBT的基础上，对压接型压装IGBT单元提出了更高的要求，即不改变器件的外部结构来使得IGBT单元要具有更低的导通压降及更优异电流特性。而在硅中引入应变可以改变硅的能带结构并提升载流子的迁移率，获得更优异的器件特性，例如，S.E.Thompson等人在“A logic nanotechnology featuringstrained-silicon”(IEEE Electron Device Letters，vol.25，pp.191-193，2004)一文中提出，n-MOSFET中使用SiN引入单轴张应变，在p-MOSFET中利用SiGe源漏与Si沟道晶格失配来引入单轴压应变可以极大地降低导通电阻；P.Bai等人在“A 65nm logic technologyfeaturing 35nm gate lengths，enhanced channel strain，8Cu interconnect layers，low-k ILD and 0.57μm 2SRAM cell”(IEEE International Electron Devices Meeting，2004，pp.657-660)一文中提出，在65nm技术结点采用第二代应变技术，分别使p-MOSFET与n-MOSFET中的应力提升了60％与80％，实现了更大的工作电流等等。目前已有应变工艺均在芯片制作过程中实现，在芯片内部引入应变，应变的引入过程复杂，因此，采用工艺诱发应力之外的方法对在芯片中引入应变，进一步改善器件的电压电流特性，具有重要意义。

发明内容

针对以上所述的压接型压装IGBT所存在的问题，本发明在保持原有压装形式-双面散热、更小的寄生电感及更高的可靠性的基础之上，提出了一种可引入双轴应变的IGBT压接式压装结构。此压装结构可以通过改变IGBT芯片的曲率在其中引入双轴应变，避免了繁琐的工艺步骤，并可以有效降低压装IGBT单元的导通压降并有效提升其电流特性。