4H-SiC器件Al基引线键合封装

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SiC材料作为第三代半导体材料,相比于其他半导体材料具有更高的性能,可以制备性能稳定的耐高温和耐辐射探测器。封装作为探测器对外输出的重要一环,可见封装对探测器的重要性。引线封装方式相对于倒装芯片和载带自动封装,具有最简单,最便捷,最高效的特性,是探测器封装的首选方式。引线封装也是目前封装方法采取最多的封装方式。本文主要基于Au/Ni/4H-SiC肖特基结探测器进行封装,对封装前后探测器的电学性能进行比较。探测器芯片欧姆接触电极与外部基板连接时,采用焊料(PbSn)在回流焊方式连接;芯片肖特基接触电极采用引线键合(Al线)的方式与外部连接,形成了完整的芯片级封装。探测器封装前,对Al线键合的质量进行了分析,分析了关键参数对键合点的形状、质量以及表面形貌,选择了合适的关键参数。键合关键因素的选取不当会导致键合点和电极接触界面出现破损的现象。分析了关键参数与有效面积之间的关系。由于引线键合时双键合点,采用Al线封装键合强度的标准是2.5gf,键合强度实验只有一次未达到标准,其断裂位置出现在第一焊点和第二焊点颈部以及引线中间,均符合断裂标准。探测器封装完成后,对探测器的电学性能进行了测试和分析,C13和C23探测器Al线封装的理想因子略高于In封装和未封装探测器,肖特基势垒高度低于未封装和In封装探测器,正向I-V曲线出现了不同的势垒高度,C-V曲线出现了负电容的现象这主要是由于封装过程中回流焊产生的气体污染表面导致的。反向I-V曲线出现了电流饱和现象,主要与面积漏电有关,焊料在高温下具有流动性,向外扩散导致漏电增加。C33探测器在封装过程中采取了保护措施,其理想因子和势垒高度为1.40和1.32eV。C33探测器I-V曲线反向电流过小,受测试仪器影响电流呈震荡状态。C-V曲线出现了异常峰现象,与材料极化性质、复合效应和扩散效应有关,当正向偏压处于一定值时,复合效应大于扩散效应,电容迅速减小。封装后探测器的性能达到了正常的使用标准。
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