基于全銅工藝的750A/6500V高性能IGBT模塊
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【部分圖文】:
圖1銅金屬化750A/6500VIGBT芯片截面
難熔金屬及其氮化物如W、Ti/TiN、Ta/TaN等,由于其良好的導(dǎo)電性、熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)被視為理想的阻擋層材料[13]。金屬及其氮化物的復(fù)合結(jié)構(gòu),如Ti/TiN、Ta/TaN等結(jié)構(gòu)更為致密,對(duì)銅離子的阻擋效果更好,在阻擋層上通過(guò)PVD沉積一層薄Cu作為電鍍的籽晶層,然后再進(jìn)行厚銅....
圖2可靠性試驗(yàn)后IGBT芯片剖面分析
為驗(yàn)證阻擋層對(duì)銅離子的阻擋效果,在銅工藝模塊經(jīng)過(guò)125°C高溫、1000hHTRB(高溫反偏)和HTGB(高溫柵偏)可靠性試驗(yàn)后進(jìn)行解剖分析,如圖2所示。通過(guò)如圖2a所示的掃描電鏡(SEM)切片觀察,IGBT芯片元胞的橫截面可以看到完整的阻擋層及其清晰的界面;圖2b對(duì)芯片金屬....
圖3IGBT芯片銅金屬化工藝流程
芯片銅金屬化基于傳統(tǒng)鋁工藝流程,但比鋁金屬化工藝要復(fù)雜很多,不僅需要改變表面金屬材料與結(jié)構(gòu)[14],而且流程更長(zhǎng),其工藝流程如圖3所示。由于多層金屬結(jié)構(gòu)材料之間熱膨脹系數(shù)失配會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力差,從而增加晶圓翹曲度,降低晶圓加工過(guò)程中的良品率。因此,銅電鍍及其后續(xù)退火工藝的過(guò)程控制對(duì)減小....
圖4芯片金屬化過(guò)程中的典型工藝失效模式
由于多層金屬結(jié)構(gòu)材料之間熱膨脹系數(shù)失配會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力差,從而增加晶圓翹曲度,降低晶圓加工過(guò)程中的良品率。因此,銅電鍍及其后續(xù)退火工藝的過(guò)程控制對(duì)減小晶圓內(nèi)部應(yīng)力不平衡而引起的晶圓翹曲度至關(guān)重要。圖4顯示了芯片金屬化過(guò)程中典型的工藝失效現(xiàn)象。圖4a顯示了因?qū)娱g應(yīng)力不均導(dǎo)致晶圓翹曲(超過(guò)....
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