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爱发科开发出制造功率半导体的新技术
日本爱发科面向硅基板上制作的功率半导体等,开发出了通过溅射法实现原来使用蒸镀法及印刷法的“焊锡成膜工序”。该方法可将各种器件的电极膜使用的Au膜换成通过溅射成膜的焊锡层。据爱发科介绍,这样可使电极膜材料成本“降至原来的50%以下”。

对于硅基板上形成的各种器件的背面电极,该技术有两大作用。一是消除与硅基板的欧姆接触,二是确保用焊锡膏接合到散热基板上时的附着性。为了实现这两个作用,业内通常采用(1)基于Al及硅化物的欧姆接触层、(2)Ti势垒金属、(3)Ni膜、(4)Au膜这种4层构造。其中,Ni膜用作接合膜以获得与焊锡的合金。Au膜承担在防止电极表面氧化的同时提高焊锡附着性的作用。焊锡成膜通常是在器件制造工序完成后,将器件拿到空气环境下,通过蒸镀法及印刷法来完成。

而此次爱发科开发的方法则是在Ni成膜后保持真空状态,通过溅射法实现无铅焊锡层,将形成的膜作为与焊锡膏的接合层来使用。由于是在Ni膜不暴露在空气环境下紧接着就进行焊锡成膜处理,因此能够确保焊锡层与焊锡膏之间的高附着性。溅射成膜的焊锡层有0.5μm左右的厚度要求,因此从生产效率考虑,“为实现高速成膜下了一番工夫”(爱发科)。

爱发科为了进一步降低膜材料的成本,此次还开发了除Au膜外还可省去Ni膜的工艺技术。该技术将Ti膜而非Ni膜用作与焊锡的接合膜。由于Ti能够以230℃左右的回流温度与Sn形成合金,因此可代替Ni膜使用。

对于此次开发的两种方法,爱发科已经验证了与焊锡的接合强度。结果表明,只省去Au膜的工艺可确保与原来同等或更高的接合强度,而Au膜和Ni膜均省去的工艺也可确保与原来同等的接合强度。只省去Au膜时,由于与焊锡形成合金时界面上的凹凸比原来小,因此界面不易发生变形,从而提高了接合强度。

爱发科将以约2亿日元的价格销售采用上述工艺技术的溅射成膜装置“SRH系列”。该公司的溅射成膜装置在面向日本国内IGBT厂商的市场上占有较高份额,但爱发科希望能以此次的装置打入今后功率半导体产能有望提高的中国市场。

爱发科将在2012年3月15~17日于早稻田大学举行的“第59届应用物理学相关联合演讲会(演讲编号:16a-F2-12)”上发表此次技术的详情。

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