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江伟敖利波梁赛嫦刘勇强

（珠海格力电器股分有限公司通讯技艺钻研院）

择要：

跟着芯片制作技艺的持续进展，绝缘栅双极型晶体管（IGBT）芯片厚度持续减薄，同时为了增长过电流本领，栅极沟槽密度越来越大。芯片机关的变动对封装行业提议了新的挑战，尤为是铝线键合工艺。本文重要先容了针对沟槽型场停止机关的绝缘栅双极型晶体管（Trench-FSIGBT）的键合技艺。经过屡屡考证明验，深入钻研铝线键合工艺对器件耐压及走电特征的影响，并得出论断：器件的靠得住性能够经过键合第一焊点散布、焊线参数及焊线线径巨细三个要夙来革新。

0引言

IGBT（InsulatedGateBipolarTransistor），又称绝缘栅双极型晶体管，是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）构成的复合全控型电压启动式功率半导体器件，属于高压大电流高频MOS操纵型双极晶体管。IGBT因其与生俱来的节能性，在华夏建议节能减排和鼎力进展新动力确当下备受尊重。

按芯片技艺区分，IGBT有PT（PunchThrough，贯串型）、NPT（NonPunch-Through，非贯串型）和FS（FieldStop，场停止型）。按栅机关区分，IGBT有平面栅（Planar）和沟槽栅（Trench）两类。平面栅承担短路本领较高，栅极电容较小（约为沟槽栅器件的三分之一）；沟槽栅单位面积较小，电流密度较大，通态消耗下降约30%，击穿电压更高。

当今国内商场上哄骗较多的IGBT芯片为PT+Planar，而本文说起的IGBT芯片机关为FS+Trench，机关图如图1所示。

功率半导体的进展趋向为小体积、高电流密度、低成本。因而，FS+Trench机关的IGBT是他日的进展方位，然则FS+Trench机关临盆出的薄晶圆希奇柔韧，且跟着晶圆变薄，更轻易浮现晶圆的翘曲和变形，致使临盆的芯片机器强度差，给封装带来更大的挑战，希奇是焊线工艺。

本文实验办法连系BV弧线及HTRB走电弧线施行实验，针对铝线键合工艺中的重要前提：第一焊点、键合参数、线径巨细，对器件耐压及走电的影响施行钻研。

1铝线第一焊点的方位对器件的影响

关于平面机关的芯片而言，其栅极计划在芯片的表面，芯片较厚，铝线键合时焊点的方位对其影响不大；而沟槽机关的芯片，其栅极其长条状沟槽贯串芯片，其沟槽间距小至几微米。倘使铝线线径依照um计划，一个铝线焊点顺着沟槽方位约莫能够压焊在76个到个沟槽上。

若铝线焊接笔直于沟槽方位，依照铝线焊点um长度计划，能够压焊在个到个沟槽上。

1.1实验考证计划计划

考证实验分两组施行，一组焊点平行沟槽，其它一组焊点笔直沟槽。哄骗IGBT同批次晶圆、不异封装材料（引线框架、焊料、环氧树脂）及各封装阶段的工艺参数坚持一致（铝线键合工艺除外）。封装及电本能测试终了后对器件施行BV测试（耐压测试）和高温反偏走电测试。

1.2实验完毕解析

器件耐压测试完毕：经过数据能够看出平行沟槽焊线的器件，耐压弧线-℃如下击穿电压偏低；而笔直沟槽焊线的器件，其耐压弧线击穿电压坚持在V以上，但高温弧线拐点偏软。测试弧线如图2及图3所示。

高温走电测试完毕：经过数据能够看出平行沟槽焊线的器件，走电弧线俯冲率较大；而笔直沟槽焊线的器件，走电弧线较平坦，但仍是有上涨趋向。

2铝线键合参数对器件的影响

铝线键合参数主若是考证Force（压力）、Power（功率）、Time（功夫）对器件靠得住性的影响。

2.1实验考证计划计划

封装材料稳定，采纳笔直沟槽焊线方法。考证实验分两组施行，一组采纳偏上限参数键合，其它一组采纳偏下限参数键合。封装终了后施行器件耐压及高温走电测试。

2.2实验完毕解析

器件耐压测试完毕：经过数据能够看出实验1上限参数焊线的器件，耐压弧线偏软。而实验2下限参数焊线的器件，耐压弧线较硬，击穿电压高。

高温走电测试完毕：经过数据能够看出实验1上限参数焊线的器件，走电弧线俯冲率较大。反之实验2下限参数焊线的器件，走电弧线平坦，但仍旧有上涨趋向。走电监测弧线如图4及图5所示。

3键合铝线线径对器件的影响

本节中所议论的键合参数在保证焊接品德的前提下，只可小范畴调度。而经过键合铝线线径的转变，不但能够直接体现为单根铝线与芯片来往面积的转变，也能够体现为键合参数大范畴的变动。

3.1实验考证计划计划

考证实验分两组施行，一组采纳um普遍键合参数；其它一组采纳um普遍键合参数；封装终了后施行器件耐压及高温走电测试。

3.2尝试完毕解析

器件耐压测试完毕：经过尝试能够看出，尝试1um焊线的器件，耐压弧线偏软，击穿电压偏低。反之尝试2um焊线的器件，耐压弧线较硬，击穿电压高。

高温走电测试完毕：经过数据能够看出um焊线的器件，走电弧线俯冲率显然。反之um焊线的器件，走电弧线平坦。走电监测弧线如图6及图7所示。

4论断

本文解析了铝线键合的三个重要要素——第一焊点方位、键合参数及铝线线径对器件耐压及走电的影响。经过尝试数据能够看出，焊点方位的转变能够革新器件的耐压及高温走电情景；下限参数键合也能够在确定水平上革新器件的耐压及高温走电题目；um线径铝线带来的大范畴键合参数的转变，能够完全管理器件耐压弧线偏软、高温走电偏大的题目。

针对超薄、高密度Trench芯片，铝线工艺须要注重：第一，铝线第一焊点与沟槽方位笔直；第二，在保证过电流本领及焊线效率的前提下，尽可能采纳小线径普遍量的焊线方法。

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