11月15日，一年一度的行業盛會--第十三屆中國國際半導體照明論壇（SSLCHINA 2016）在北京國際會議中心召開。在17日舉行的 “可靠性與熱管理技術”上，來自河海大學機電工程學院樊嘉杰介紹了“HEMT封裝上金錫共熔晶粒黏貼的可靠性優化”研究報告。

 

　　他表示，典型的基于SiC和GaN的寬禁帶半導體用于制造功率半導體器件引起了廣泛關注，由于它與常規的硅基器件相比，熱導率高，擊穿場強高，操作溫度高，功率損耗低。一些功率器件的操作溫度超過200℃，對于芯片鍵合層的可靠性來說是一個巨大的挑戰，導致各種分層和差的熱界面。

金-錫共熔焊接合金熔點高，電導率和熱導率高，高溫穩定性好，可濕性極好，焊點強度高，無焊料焊接實用性強，是最有潛力的芯片鍵合材料。然而，關于功率半導體器件的芯片和襯底材料的疲勞損壞的聯合效應的信息很少。因此，為優化器件結構的設計，芯片和襯底材料合并的芯片鍵合層的可靠性很有研究價值。

 

　　樊嘉杰表示，每個溫度周期中積累的金-錫共熔焊接合金鍵合層在不同HEMT封裝中采用不同芯片和襯底條件下的疲勞損傷。每個周期的疲勞損傷的特點為來源于FEA的粘塑層能量積累。本文討論了芯片和襯底材料以及它們之間的相互作用對疲勞損傷積累的影響。

 

　　對于CaN芯片，為保持與Si芯片Cu襯底系統接近的壽命，應采用薄的有彈性的襯底。結果還表明，增加芯片鍵合層的焊點高度可以有效避免AuSn層中的裂紋萌生，尤其對于GaN系統。最終，對于具體的封裝給出了選擇合適材料的指導方針。