[发明专利]一种延长功率晶体管寿命的工艺

说明书

本发明涉及功率晶体管集电极欧姆接触形成工艺。

在已有技术中，功率晶体管集电极欧姆接触的形成工艺主要有两种：一种工艺是把已做好上电极的管芯上电极喷黑腊保护、管芯背部喷沙打毛、去腊清洗管芯、用事先配好的镀镍液镀镍、用焊料将管芯烧在管座上，完成后工序。这种工艺由于镍（Ni）的热膨胀系数与硅的热膨胀系数相差太大，而且Ni与焊料的粘附力差，采用这种工艺生产出来的功率晶体管寿命短。另一种工艺是把已做好上电极的管芯上电极喷黑腊保护、管芯背部喷沙打毛、去腊清洗管芯、用蒸发的方法进行背部多层金属化，其上粘附层采用铂（Pt）、钛（Ti）、铬（Cr）、钒（V）、锆（Zr）、铌（Nb）中的一种或几种;阻挡层采用镍（Ni）、钴（Co）、钨（W）、钼（Mo）、钯（Pd）中的一种或几种;下粘附层采用金（Au）或银（Ag），然后完成后工序。这种工艺由于下粘附层采用了Au、Ag解决了与焊料粘附力差的问题。但是这两种工艺中还存在一个共同问题是：Ni以及第二种工艺中上粘附层所采用的金属与Si形成金属硅化物的温度均在500℃以上，如果要形成金属硅化物则会破坏上电极。由于这两种工艺中均不能在低温下与Si芯片形成金属硅化物，造成上粘附层与芯片的粘附力差，影响了功率晶体管寿命的提高。

本发明针对已有技术中的不足之处，发明了一种集电极欧姆接触制作中上粘附层的形成工艺，可以延长功率晶体管的寿命。

本发明的构思是：管芯在完成前工序后，进行背部金属化时其上粘附层采用溅射Nb的方法，在100℃-300℃条件下在贱射装置中形成Nb-Si化合物，上粘附层厚度达100-500埃，然后完成后工序。

由于本发明上粘附采用的金属Nb的热膨胀系数与Si相近，而且在溅射装置中低温条件下Nb与Si互相渗透形成Nb-Si化合物，加强了上粘附层与芯片的粘附力，大大提高了功率晶体管的寿命。以3DD系列功率晶体管为例，采用本发明生产的管子，按通电1分钟，降温2-3分钟，温度差△T＝60℃，Vcb＝40V的条件下进行热疲劳试验，功率晶体管寿命达到15000次以上。

附图为功率晶体管管芯的截面图：

1：上电极    2：芯片    3：上粘附层    4：阻挡层

5：下粘附层    6：焊料    7：管座

本发明的实施方法如下：以3DD系列功率晶体管为例，做完上电极1的功率晶体管管芯的上电极1用黑腊保护、管芯背部喷沙打毛、去腊清洗管芯、将管芯放于溅射设备中向管芯背部溅射Nb、在该装置中100℃-300℃条件下形成Nb-Si化合物，上粘附层3的厚度掌握在100-500埃，然后形成阻挡层4和下粘附层5、分割管芯，用焊料6将管芯焊在管座7上，完成后工序。