替代氫氣爐進(jìn)行芯片燒結(jié)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種替代氫氣爐進(jìn)行芯片燒結(jié)的方法，涉及硅半導(dǎo)體器件芯片的燒結(jié)方法【技術(shù)領(lǐng)域】。包括以下步驟：1）對硅片的背面進(jìn)行金屬化處理；2）當(dāng)加熱平臺(tái)處于恒溫時(shí)，將封裝載體置于充滿保護(hù)氣的加熱平臺(tái)內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱；3）將進(jìn)行背面金屬化處理后的硅芯片放置到封裝載體的指定燒結(jié)區(qū)上；4）在上述硅芯片的表面施加超聲能量，使硅不斷地?cái)U(kuò)散到芯片背面和燒結(jié)區(qū)的金屬層中，實(shí)現(xiàn)硅與背面和燒結(jié)區(qū)金屬的緊密結(jié)合；5）將燒結(jié)好的產(chǎn)品從加熱平臺(tái)上取下，按階梯降溫原則降溫至室溫，完成燒結(jié)過程。所述方法具有操作簡單，生產(chǎn)效率高，可靠性好，危險(xiǎn)系數(shù)低，適用于深腔、小殼體、小面積芯片的燒結(jié)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品生產(chǎn)的安全、可靠和高效。
【專利說明】替代氫氣爐進(jìn)行芯片燒結(jié)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及硅半導(dǎo)體器件芯片的燒結(jié)方法【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種使用安全、燒結(jié)效果好的芯片燒結(jié)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對于雙極型功率器件來說，芯片與封裝載體基片間良好的歐姆接觸是保證功率器件正常工作的前提。歐姆接觸不良會(huì)使器件熱阻加大，散熱不均勻，影響電流在器件中的分布，破壞器件的熱穩(wěn)定性和長期可靠性，甚至使器件燒毀。共晶燒結(jié)法具有機(jī)械強(qiáng)度高、熱阻小、穩(wěn)定性好、可靠性高和含較少的雜質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，因而在微波功率器件和組件的芯片裝配中得到了廣泛的應(yīng)用并備受高可靠器件封裝業(yè)的青睞。
[0003]長期以來，受到管殼尺寸的限制，對于小功率器件和單片電路的燒結(jié)，國內(nèi)一直延用傳統(tǒng)的低溫爐氫氣燒結(jié)方式，此種燒結(jié)方式生產(chǎn)的產(chǎn)品表面狀況較差，芯片劃傷、崩邊、沾污嚴(yán)重，對工藝操作人員的操作技能要求很高，造成生產(chǎn)效率和產(chǎn)品成品率較低；由于燒結(jié)時(shí)氫氣尾氣采用明火封口，尤其是在密封廠房中使用此種燒結(jié)方式，具有很大的危險(xiǎn)隱患。隨著產(chǎn)品批量生產(chǎn)的需要，尋找其它的途徑進(jìn)行燒結(jié)成為當(dāng)務(wù)之急。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解 決的技術(shù)問題是提供一種替代氫氣爐進(jìn)行芯片燒結(jié)的方法，所述方法利用溫度和超聲能量實(shí)現(xiàn)金屬半導(dǎo)體的共晶燒結(jié)，具有操作簡單，生產(chǎn)效率高，可靠性好，危險(xiǎn)系數(shù)低，適用于深腔、小殼體、小面積芯片的燒結(jié)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品生產(chǎn)的安全、可靠和聞效。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種替代氫氣爐進(jìn)行芯片燒結(jié)的方法，其特征在于包括以下步驟:
1)對硅片的背面進(jìn)行金屬化處理；
2)當(dāng)加熱平臺(tái)處于恒溫時(shí)，將封裝載體置于充滿保護(hù)氣的加熱平臺(tái)內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度控制在400°C -410°C之間；
3)將進(jìn)行背面金屬化處理后的硅芯片放置到封裝載體的指定燒結(jié)區(qū)上；
4)在上述硅芯片的表面施加超聲能量，使硅不斷地?cái)U(kuò)散到芯片背面和燒結(jié)區(qū)的金屬層中，實(shí)現(xiàn)硅與背面和燒結(jié)區(qū)金屬的緊密結(jié)合；
5)將燒結(jié)好的產(chǎn)品從加熱平臺(tái)上取下，按階梯降溫原則降溫至室溫，完成燒結(jié)過程。
[0006]進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于:娃芯片背面的金屬為金砷合金。
[0007]進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于:硅片背面的金屬厚度為4000
【權(quán)利要求】
1.一種替代氫氣爐進(jìn)行芯片燒結(jié)的方法，其特征在于包括以下步驟: 1)對硅片的背面進(jìn)行金屬化處理，形成備用硅芯片； 2)當(dāng)加熱平臺(tái)處于恒溫時(shí)，將封裝載體置于充滿保護(hù)氣的加熱平臺(tái)內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度控制在400°C -410°C之間； 3)將進(jìn)行背面金屬化處理后的硅芯片放置到封裝載體的指定燒結(jié)區(qū)上； 4)在上述硅芯片的表面施加超聲能量，使硅不斷地?cái)U(kuò)散到芯片背面和燒結(jié)區(qū)的金屬層中，實(shí)現(xiàn)硅與背面和燒結(jié)區(qū)金屬的緊密結(jié)合； 5)將燒結(jié)好的產(chǎn)品從加熱平臺(tái)上取下，按階梯降溫原則降溫至室溫，完成燒結(jié)過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的替代氫氣爐進(jìn)行芯片燒結(jié)的方法，其特征在于:硅芯片背面的金屬為金砷合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的替代氫氣爐進(jìn)行芯片燒結(jié)的方法，其特征在于:硅片背面的金屬厚度為
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的替代氫氣爐進(jìn)行芯片燒結(jié)的方法，其特征在于:所述保護(hù)氣體為N2或惰性氣 體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的替代氫氣爐進(jìn)行芯片燒結(jié)的方法，其特征在于:所述硅芯片的大小為 0.09mm2-0.36mm2。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的替代氫氣爐進(jìn)行芯片燒結(jié)的方法，其特征在于:超聲功率為:500~600mW ;施加超聲的時(shí)間為:300ms~500 ms ;超聲可延遲時(shí)間為:5000ms~7000ms ;保護(hù)氣體流量:2.5scfh ~3.0scfh0
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的替代氫氣爐進(jìn)行芯片燒結(jié)的方法，其特征在于:封裝載體與芯片對應(yīng)位置的金層厚度為2.5 μ m-5 μ m。
【文檔編號(hào)】H01L21/60GK103985646SQ201410205312
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】潘茹, 黃雒光, 潘仙玲, 程春紅, 許洋 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第十三研究所