專利名稱：：鈦鎳銀多層金屬電力半導(dǎo)體器件電極的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及電力半導(dǎo)體器件制造技術(shù)，特別是一種鈦鎳銀多層金屬電力半導(dǎo)體器件電極的制備方法。
背景技術(shù)：
：目前，電力半導(dǎo)體器件大多以硅單晶為基片，通過擴(kuò)散等生產(chǎn)工藝后在硅片內(nèi)按照設(shè)計(jì)形成一個或數(shù)個PN結(jié)，但硅是一種非金屬半導(dǎo)體，不易與外界電路相連。傳統(tǒng)的電力半導(dǎo)體器件外引出線與硅片連接，一般根據(jù)器件的結(jié)構(gòu)采用兩種方式，即焊接式和壓接式，焊接式用化學(xué)鍍鎳工藝使硅片表面形成一鎳層電極，再采用鉛錫等焊料與外部引線焊接相連；壓接式用鋁燒結(jié)和蒸發(fā)工藝加工，在硅片的陽極面用鋁與鉬片燒結(jié)，陰極面上蒸發(fā)形成一鋁層電極，然后與外壓塊相連。中小功率器件電流較小，硅片面積小，一般采用焊接式連接；大功率器件工作電流大，硅片面積大，為避免應(yīng)力影響器件性能，一般采用壓接式連接。上述化學(xué)鍍鎳、鋁燒結(jié)和蒸發(fā)工藝方法制備電極方法的缺點(diǎn)是化學(xué)鍍鎳工藝穩(wěn)定性不好，硅鎳合金容易引起硅片內(nèi)部應(yīng)力加大，可靠性差，特別是較大面積硅片合金時引起應(yīng)力和形變較大，嚴(yán)重的將導(dǎo)致硅片裂開，使器件失效。壓接式所采用的鋁燒結(jié)工藝中，其鋁是施主物質(zhì)，在合金過程中容易使鋁擴(kuò)散進(jìn)硅片層形成PN結(jié)，嚴(yán)重影響器件的性能，甚至不能工作，另外蒸鋁器件在工作過程中存在鋁遷移現(xiàn)象，器件陰極蒸上去的鋁層在工作過程中會逐漸消失，最終會因無鋁而不能工作，影響器件可靠性和壽命。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出鈦鎳銀多層金屬電力半導(dǎo)體器件電極的制備方法，改變傳統(tǒng)電力半導(dǎo)體器件電極制備方法，使電極穩(wěn)定性強(qiáng)、導(dǎo)電性好和使用壽命高，并能增加器件的通態(tài)能力和可靠性。以提高電力半導(dǎo)體器件的可靠性、通態(tài)能力和使用壽命。本發(fā)明提出的鈦鎳銀多層金屬電力半導(dǎo)體器件電極的制備方法，包括以下步驟(1)將硅片夾置在電子束蒸發(fā)臺中的旋轉(zhuǎn)工件盤上，將純度均為99.99%以上的鈦、鎳、銀三種材料分別放置在電子束蒸發(fā)臺坩堝中的三個穴位中；(2)關(guān)閉電子束蒸發(fā)臺工作室門，抽真空至1.0X10—卞a，加熱升溫至200°C;(3)先將坩堝中裝有鈦材料的穴位處于工作位置，打開電子束高壓開關(guān)，調(diào)整電子束電流至800mA，蒸發(fā)10-15分鐘，使硅片的電極面上沉積一層鈦金屬，鈦金屬層厚度大約為40nm;然后關(guān)斷電子束高壓開關(guān)，調(diào)整坩堝中裝有鎳材料的穴位處于工作位置，打開電子束高壓開關(guān)，調(diào)整電子束電流至800mA，蒸發(fā)30-35分鐘，使所述鈦金屬層上沉積一層鎳金屬，鎳金屬層厚度大約為500nm;然后關(guān)斷電子束電流，調(diào)整坩堝中裝有銀材料的穴位處于工作位置，打開電子束高壓開關(guān)，調(diào)整電子束電流至800mA，蒸發(fā)30-35分鐘，使所述鎳金屬層上沉積一層銀金屬，使銀金屬層厚度大約為500nm;3(4)電子束蒸發(fā)臺工作室停止加熱，降溫至IO(TC時停止抽真空，打開放氣閥，取出沉積上鈦鎳銀多層金屬的硅片；(5)將上述硅片放進(jìn)燒結(jié)爐中，抽真空至2.0X10—卞a，套上爐體，升溫至60(TC，恒溫60分鐘；(6)移開爐體，降溫至20(TC時停止抽真空，打開放氣閥，取出硅片，降至常溫，得到鈦鎳銀多層金屬電力半導(dǎo)體器件電極。本發(fā)明技術(shù)的有益效果是其采用了真空電子束蒸發(fā)方式按序分別將鈦鎳銀三種金屬沉積在硅片的電極面上，以及通過合金方式形成了高性能的鈦鎳銀多層金屬電極，使得電極穩(wěn)定性強(qiáng)、導(dǎo)電性好和使用壽命高，并能增加器件的通態(tài)能力和可靠性。采用本發(fā)明技術(shù)生產(chǎn)的電力半導(dǎo)體器件通態(tài)峰值電壓(VTM、VFM)超過國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)于傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的器件，并且其他技術(shù)指標(biāo)不低于同類器件。主要技術(shù)參數(shù)對比如下<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>具體實(shí)施例方式—種鈦鎳銀多層金屬電力半導(dǎo)體器件電極的制備方法，包括以下步驟(1)將硅片夾置在電子束蒸發(fā)臺中的旋轉(zhuǎn)工件盤上，將純度均為99.99%以上的鈦、鎳、銀三種材料分別放置在電子束蒸發(fā)臺坩堝中的三個穴位中；(2)關(guān)閉電子束蒸發(fā)臺工作室門，抽真空至1.0X10—卞a，加熱升溫至20(TC;(3)先將坩堝中裝有鈦材料的穴位處于工作位置，打開電子束高壓開關(guān)，調(diào)整電子束電流至800mA，蒸發(fā)10-15分鐘，使硅片的電極面上沉積一層鈦金屬；然后關(guān)斷電子束高壓開關(guān)，調(diào)整坩堝中裝有鎳材料的穴位處于工作位置，打開電子束高壓開關(guān)，調(diào)整電子束電流至800mA，蒸發(fā)30-35分鐘，使所述鈦金屬層上沉積一層鎳金屬；然后關(guān)斷電子束電流，調(diào)整坩堝中裝有銀材料的穴位處于工作位置，打開電子束高壓開關(guān)，調(diào)整電子束電流至800mA，蒸發(fā)30-35分鐘，使所述鎳金屬層上沉積一層銀金屬；(4)電子束蒸發(fā)臺工作室停止加熱，降溫至IO(TC時停止抽真空，打開放氣閥，取出沉積上鈦鎳銀多層金屬的硅片；(5)將上述硅片放進(jìn)臥式燒結(jié)爐中，抽真空至2.0X10—卞a，套上爐體，升溫至600。C，恒溫60分鐘;(6)移開爐體，降溫至20(TC時停止抽真空，打開放氣閥，取出硅片，降至常溫，得到鈦鎳銀多層金屬電力半導(dǎo)體器件電極。本發(fā)明先采用真空電子束蒸發(fā)方式按序分別將鈦鎳銀三種金屬沉積在硅片的電極面上，其中鈦金屬層厚度為40nm、鎳金屬層厚度為500nm、銀金屬層厚度為500nm;鈦金屬層直接與硅片相連，鎳金屬層居中，最后為銀金屬層。然后采用真空燒結(jié)爐以合金方式形成高性能的鈦鎳銀多層金屬電極。如果所述硅片雙面都需要制備鈦鎳銀多層電極，則在電子束蒸發(fā)臺上將硅片翻面后重復(fù)上述制備過程，就可得到雙面鈦鎳銀多層金屬電極。本發(fā)明是在經(jīng)過擴(kuò)散的硅片電極面上制備鈦鎳銀多層金屬電極，其工藝方法充分發(fā)揮鈦金屬與硅片熱膨脹系數(shù)接近，鈦滲透到硅中后形成的應(yīng)力就小等特點(diǎn)，以及利用鎳銀優(yōu)異的導(dǎo)電性和可焊性及銀金屬的塑性，使電極與硅片連接可靠，連接電阻降低到最小，降低通態(tài)損耗，增加器件的通態(tài)能力和使用壽命。達(dá)到電極穩(wěn)定性強(qiáng)、導(dǎo)電性好和使用壽命高，并能增加器件的通態(tài)能力和可靠性。應(yīng)該理解到的是上述實(shí)施例只是對本發(fā)明的說明，而不是對本發(fā)明的限制，任何不超出本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)的發(fā)明創(chuàng)造，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求一種鈦鎳銀多層金屬電力半導(dǎo)體器件電極的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)將硅片夾置在電子束蒸發(fā)臺中的旋轉(zhuǎn)工件盤上，將純度均為99.99％以上的鈦、鎳、銀三種材料分別放置在電子束蒸發(fā)臺坩堝中的三個穴位中；(2)關(guān)閉電子束蒸發(fā)臺工作室門，抽真空至1.0×10-3Pa，加熱升溫至200℃；(3)先將坩堝中裝有鈦材料的穴位處于工作位置，打開電子束高壓開關(guān)，調(diào)整電子束電流至800mA，蒸發(fā)10-15分鐘，使硅片的電極面上沉積一層鈦金屬；然后關(guān)斷電子束高壓開關(guān)，調(diào)整坩堝中裝有鎳材料的穴位處于工作位置，打開電子束高壓開關(guān)，調(diào)整電子束電流至800mA，蒸發(fā)30-35分鐘，使所述鈦金屬層上沉積一層鎳金屬；然后關(guān)斷電子束電流，調(diào)整坩堝中裝有銀材料的穴位處于工作位置，打開電子束高壓開關(guān)，調(diào)整電子束電流至800mA，蒸發(fā)30-35分鐘，使所述鎳金屬層上沉積一層銀金屬；(4)電子束蒸發(fā)臺工作室停止加熱，降溫至100℃時停止抽真空，打開放氣閥，取出沉積上鈦鎳銀多層金屬的硅片；(5)將上述硅片放進(jìn)燒結(jié)爐中，抽真空至2.0×10-3Pa，套上爐體，升溫至600℃，恒溫60分鐘；(6)移開爐體，降溫至200℃時停止抽真空，打開放氣閥，取出硅片，降至常溫，得到鈦鎳銀多層金屬電力半導(dǎo)體器件電極。全文摘要本發(fā)明涉及一種鈦鎳銀多層金屬電力半導(dǎo)體器件電極的制備方法，其先用真空電子束蒸發(fā)方式按序分別將鈦鎳銀三種金屬沉積在硅片的電極面上，然后用燒結(jié)爐將所述硅片在真空高溫下形成高性能的鈦鎳銀多層金屬電極，它穩(wěn)定性強(qiáng)，導(dǎo)電性好，使用壽命高，并能增加器件的通態(tài)能力和可靠性。文檔編號H01L21/60GK101789382SQ20101013244公開日2010年7月28日申請日期2010年3月22日優(yōu)先權(quán)日2010年3月22日發(fā)明者徐偉,項(xiàng)衛(wèi)光申請人:浙江正邦電力電子有限公司