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原文传递一种用于观测IGBT芯片Al金属化内晶粒晶向的试样制备方法

专利名称：	一种用于观测IGBT芯片Al金属化内晶粒晶向的试样制备方法
摘要：	本发明公开了一种用于观测IGBT芯片Al金属化内晶粒晶向的试样制备方法，其包括以下步骤：去除大功率IGBT模块的外封装；去除模块底板；去除试样表面的硅胶；采用慢速锯物理切割试样；采用金相磨抛机打磨试样；采用聚焦离子束加工试样；采用电子背散射衍射技术观测试样。本发明的优点在于可以制备用于观测大功率IGBT芯片Al金属化层剖面晶粒晶体取向的试样，制备方法简单可行，能够对大功率IGBT芯片Al金属化层剖面晶粒进行晶体取向观测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京工业大学
发明人：	安彤;袁雪泉;秦飞;别晓锐;赵静毅;方超
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-04T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201910268919.1
公开号：	CN110297006A
代理机构：	北京思海天达知识产权代理有限公司
代理人：	沈波
分类号：	G01N23/2202(2018.01);G;G01;G01N;G01N23
申请人地址：	100124 北京市朝阳区平乐园100号
主权项：	1.一种用于观测IGBT芯片Al金属化内晶粒晶向的试样制备方法，其特征在于：包括以下步骤， A)采用机械加工的方式去除大功率IGBT模块的外封装； B)将恒温加热平台温度设置为250℃，将大功率IGBT模块置于恒温加热平台上，保持功率IGBT模块底板与恒温加热平台接触约30S，待覆铜陶瓷基板与底板之间的焊料层熔化，去除IGBT模块的底板，此时的IGBT模块只剩下大功率IGBT芯片层与覆铜陶瓷基板； C)将步骤B)中大功率IGBT模块的剩余结构置于硅胶去除剂中浸泡12h，去除IGBT芯片层表面的硅胶，获得处理过的试样； D)采用慢速锯切割步骤C)中处理过的试样，获得切割过的试样，试样露出需要观测的IGBT芯片层的Al金属化层剖面； E)将步骤D)中切割过的试样固定于夹具上，采用金相磨抛机对试样进行精磨和粗磨处理； F)将步骤E)中获得磨抛后的试样放入盛有丙酮的烧杯中，采用超声波清洗仪清洗10～20s，获得清洗过的试样； G)采用场发射电子束SEM/聚焦离子束FIB双束系统中的聚焦离子束加工步骤F)中清洗过的试样； H)采用导电碳胶将试样底部固定，采用导电碳胶将Al金属化层表面与样品台相连，采用配有EBSD附件的扫描电镜系统对步骤G)中加工过的断面进行测试，扫描范围为60μm10μm，扫描步长为0.1μm，使用TSL-OIM软件对剖面晶粒取向进行统计分析。 2.根据权利要求1所述的一种用于观测IGBT芯片Al金属化内晶粒晶向的试样制备方法，其特征在于：所述的功率模块长度≥15cm，宽度≥6cm，高度≥1cm。 3.根据权利要求1所述的一种用于观测IGBT芯片Al金属化内晶粒晶向的试样制备方法，其特征在于：所述的加工后试样长度≤15mm，宽度≤10mm，高度≤5mm。 4.根据权利要求1所述的一种用于观测IGBT芯片Al金属化内晶粒晶向的试样制备方法，其特征在于：步骤E)的实施过程如下，(a)磨抛机上采用P800砂纸，试样与磨抛机呈90°粗磨整个试样剖面，粗磨时间为20～25min； (b)磨抛机上采用P2000砂纸，试样与磨抛机呈90°精磨整个试样剖面，精磨时间为30～35min； (c)磨抛机上采用P800砂纸，试样与磨抛机呈45°打磨，打磨时间为40min，沿45°逐层打磨覆铜陶瓷基板和Si芯片层至Al金属化层，获得磨抛后的试样，磨抛后的试样表面带有损伤层。 5.根据权利要求1所述的一种用于观测IGBT芯片Al金属化内晶粒晶向的试样制备方法，其特征在于：步骤G)的实施过程如下，(a)将清洗过的试样置于样品台上，采用导电碳胶将试样底部固定，采用导电碳胶将Al金属化层表面与样品台相连，将样品台倾转52°，使试样Al金属化层垂直于FIB装置所发射的离子束； (b)使用聚焦离子束对Al金属化层横截面需要观察的位置进行垂直刻蚀处理以产生断面，使用FIB束流对Al金属化层剖面进行刻蚀加工以去除步骤E)中研磨过程中造成的损伤层，FIB current≥3pA，离子束扫描区域形状为长方形，范围为60μm5μm； (c)采用FIB束流去除步骤(b)中刻蚀加工过的断面两端的Al金属化层，FIB current≥3pA，离子束扫描区域形状为两个三角形； (d)使用FIB束流和清洗模式对步骤(b)中大FIB束流刻蚀过的剖面进行进一步精细的刻蚀加工，FIB current≤1pA，使试样中Al金属化层剖面达到电子背散射衍射EBSD技术所要求的平整度，离子束扫描区域形状为长方形，范围为60μm*5μm。
所属类别：	发明专利