一种半导体硅元件的芯片支承体
专利汇可以提供一种半导体硅元件的芯片支承体专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 半导体 硅 元件的芯片支承体。它是在多晶 硅或特定的 单晶硅 中掺入0.20-0.5O%的元素 硼 。 0.08~0.30%的金属 钛 制备的P型多晶 硅片 。具有 比钼 热膨胀 性小，与 铝 粘润性好， 表面处理 容易， 理化性能稳定的特点，用它作芯片支承体制作的硅 元件压降低，成品率和等级合格率高，并能简化元 件生产工艺。可用作大功率半导体硅电 力 元件和快 速 二极管 等其它硅元件的芯片支承体。，下面是一种半导体硅元件的芯片支承体专利的具体信息内容。
1.—种硅电力元件的芯片支承体,它为 硅片，采用烧结或焊接工艺与芯片联成一体.构成管 芯，其特征在干所述的芯片支承体是加入了0.20~ 0.50%的添加剌元素硼，0.08~0.30%的辅助 剂金属钛的P型多晶硅片.
2.按权利要求1所述的芯片支承体，其特征 在干它是以基_电阻率大于或等于1000欧米， N型电阻本大子或等于1000欧姆.厘米的多晶硅，或 P型单晶硅头尾料，或电阻率大于10欧姆.里米的 N型单晶硅头尾料为原料，掺入添加剂后，用直拉 法成定向结晶法制各，并轻加工而成的.
3.权利要求1所述的多晶硅片.主要是代替 金属钼片或金属钨片.用作200安及其以上的硅电力 元件的芯片支承体，还可以用作其它半导体硅元件 的芯片支承体.
本发明涉及半导体器件，
目前.硅电力元件多采用钼片作为芯片支承倖， 但是，钼与硅的热膨胀系数相差较大，钼约为5X 10-6C-1，硅仅为3~4 x 10-6C-1,在管芯的烧结或 焊接时.由于硅芯片与支承体钥片的收编率不同.县 造成管芯变形，甚至芯片破裂；燼结法制造管芯时， 在硅芯片与钼片之间加入的铝镝会与钼形成MoSia, 其电电是钼的4倍，热膨胀系数是钼的1.5倍，这导 致管芯压烽增大，结瀛升离，并使硅芯片与支承体 钼片之间的粘润性恶化.解 硅电力元件的实测数 据表明，钼硅之间的粘润面积大多数在80X左右.钼片在高温下会产生氧化，导致管芯压降增如，元 件成品率降低：由于粉末冶金钼坯经轧制后.存在 一定的裂纹组织和各向导性.在冲圃加工戍钼片时， 易在断口出现裂纹，甚至出理分层，可能使圆片烧 结后变成椭圆，为减少变形，不得不增加钼片 度 这不但浪费材料.增加成本,
还增加了管芯的压 管芯烧结时.钼片在离温下存在放气现象，会彩响 烧结效果.此外，钼片镀镀时.所需温度较高，镀层易脱落；由于 钼与硅的硬度等性持相差悬殊。使管心的造型加工存在困难，金属磨屑还可能沾污台面，严重时甚至导致管心短路。
上述种种因素均可能导致制造的管心报废。鉴
于此，目前以钼片作支承体制造硅电力元件的成品
率不高。近年来，有人研究用钨片代替钼片，但是，
钨片也存在热膨胀系数与硅心片不一致的问题。而
且存在硬度更大，加工和造型更困难，易开裂，
成本高等问题。
本发明的目的在于克服现在技术中上述不足之处，
提代一种与硅心片热膨胀系数相近，导电好，
不变形，不放气，易于加工制造，与铝箔沾润性好，
压降较低，成型后的后续处理加工特性与心片一致
的半导体硅元件的心片支承体。
本发明所采用的硅心片支承体是一种在多晶硅或特定的
多晶硅片。
本发明采用符合中华人已共和国冶金工业部
标准（YB1601-83）三级品，主要技术参数指标为基
棚电阻率>1000欧姆.厘米。N型电阻率>60欧姆.厘米
的多晶硅。或P型单晶硅的头尾料，或电阻率
大于10欧姆.厘米的N型单晶硅的头尾料为原料，
对原料作表面清洗，化学腐蚀等预处理后，按投料
重量计，加入0.20~0.50%的添加剂元素硼，元素
硼纯度为99.50~99.99%,加入0.08~0.30%的辅助
添加剂金属钛，金属钛纯度为99.50~99.99%，
辅助添加剂还可以是金属锆或金属钴。在单晶炉中，
用直接法或定向结晶结制备P型多晶硅。
当用直拉法制备多晶硅时，以电阻率大于50欧
姆.厘米的基硼和基磷的还多多晶硅为晶种。控制
多晶的固相温度梯度为100~150℃/厘米，晶体旋转
速度为30~50转/分。熔体旋转速度为6~10转/分。
提拉速度从1毫米/分逐渐变速到0.6毫米/分，
并采用直接扩肩的办法，按预定的直径拉制多晶硅
棒。制得的多晶硅棒材坏料。再滚圆至所需直径。
的心片支承体。
对本发明所述方法制得的鑫晶硅片与现有技术中
使用的钼片的物理性能进行了对比测试，其结果
列于表1.
用本发明作硅电力元件心片支承体制成的硅元
件有显著的优越性。又螺栓型ZP-200元件为例，
它可以沿用以钼片作支承体的现有制作工艺，将
多晶硅片二次镀镀和搪锡后，用焊接法制作硅元件，
制成的元件与以钼片制作的元件相比，峰值压降平均
降低0.1伏；元件等级合格率上升为100%（提高30%
以上）。并且，多晶硅片镀镀比钼片镀镀的合金化温度
低，时间。镀属牢固，再以多晶硅片制作平板
型ZP-1600硅元件为例，它与硅心片烧结成管心，进
行蒸铝或蒸金后，对元件进行动态测试，其常温特性，
元件的22~67%。其高度特性，在相近电压下，反向
不重复平均漏电流为钼片作支承体元件的50%~61%。反向
重复平均汛电流为钼片作为支承体元件的
50~67%。并且，铝与硅的粘润性比铝与钼的粘润性好，从而
使采用钼片时，烧结过程难于控制的
生产工艺问题获得了解决。
本发明的多晶硅片与硅心片理化性质相近。因而硅元件的生产工艺过程
可以简化，元件管心表面
造型加工容易，几乎无金属污染，此外，由于多晶
硅片的密度比相钼片的密度小许多。帮可减轻硅元件
的重量，而且其单片价格要比钼片低得多，可降低
硅元件的成本 。
本发明用作大功率的硅电力元件的心片支承体时，
优越性将更为明显。
本发明还可以用作其它半导体硅元件，如：快
速二极管等的心片支承体。
实施例1，以制造ZP-200螺栓型硅整流元件的
心片支承体。以电阻率为50欧姆.厘米的P型单晶
硅头尾料为原料。投料1公斤，加入2.5克元素硼
0.8克金属钛，在单晶炉中，用电阻率大于50欧姆.
厘米的基硼，基磷的还原多晶硅为晶种，控制多晶
硅的固相温度梯度为100℃/厘米，晶体旋转速度为
30转/分，熔体旋转速度为6转/分，提拉速度从1.0毫
米/分逐渐变速到0.6毫米/分，并采用直接护肩的办法
拉制ø 30毫米的多晶棒坯料。然后将该多晶棒坯
料经滚圆，切片，研磨后，制成ø 20X1.2毫米规格
上的基片和26X2毫米规格下的基片。接用钼片
作支承体的原有工艺。经二次镀镀和搪锡后，用焊
接法制成ZP-200螺栓型硅整流元件，其性能测试数据如下
：冷 态热敏压降为200~220mV.热态 热敏压降为140mV
，正向压降为0.54~0.58V，+140℃时
的反向特性为800~1000V/1.8~2.0mA.
实施例2，为制造ZP-1600平板型硅整流元件
心片支承体，以符合前述YB1601-83标准，基硼电阴
率>1000欧姆.厘米。N型电阻率>60欧姆.厘米
的三级品多晶硅为原料，投料2.5公斤。加入7克元素硼
3克金属钛，除提拉速度稍慢以外。采用与
实施例 1相同的直拉工艺，拉制成ø80毫米的多晶硅
棒，经滚圆，切片，研磨后制成ø70X3.5毫米的多晶硅片
用烧结法制成管心，组装成ZP-1600平板型硅整元件。
其性能测试数据举例如下：（1）元件一：
常温特性（U/IR)3800V/0.04mA:高温特性1（U/I）
3810V/16mA;高温特性（2）（U/I）3353V/15mA
峰值电流（I）5053；峰值电压（U）1,904V.（2）元件二：
常温特性3800V/0.06mA; 高温特性1,3802V/21mA；
高温特性2,3502V/20mA；峰值电流4980A; 峰值电压2，111V.
本该项数据摘自饭田修一等：《物理学常用数表》，
1979年科学出版社出版。
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