一種半導(dǎo)體芯片燒結(jié)模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及模具技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種半導(dǎo)體芯片燒結(jié)模具。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體芯片燒結(jié)是在一定的真空、溫度條件下，將硅片、鋁片、鉬片焊接成一個(gè)整體芯片的工藝技術(shù)。芯片燒結(jié)前需要將硅、鋁、鉬三者按一定的順序放置在特定的模具中，并加以適當(dāng)壓力的壓塊，再放在真空爐體內(nèi)的水平支架上在一定溫度下進(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié)后硅片、鋁片、鉬片三者的接觸部分形成三元合金而成為一個(gè)整體。燒結(jié)所使用的特定的模具是此項(xiàng)工藝技術(shù)中的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。現(xiàn)有技術(shù)中，半導(dǎo)體芯片燒結(jié)模具一般有石墨模具和不銹鋼模具兩種，它們都是桶狀結(jié)構(gòu)，底部有通孔，請(qǐng)參考圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中石墨模具和不銹鋼模具的示意圖，石墨模具和不銹鋼模具的底部具有通孔01，芯片放入模具，壓塊03壓于芯片上。
[0003]石墨模具屬于傳統(tǒng)模具，它的使用是按照鉬片023、鋁片022、硅片021的先后順序把直徑相同的三者裝入模具中，這一過(guò)程俗稱(chēng)裝模，然后再進(jìn)行燒結(jié)，最終形成芯片，請(qǐng)參考圖2，圖2為現(xiàn)有技術(shù)中石墨模具裝模后的示意圖。由于燒結(jié)是要在高溫下進(jìn)行的，在高溫下石墨、硅和鉬的熱膨脹系數(shù)不同，其中鉬的熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)大于石墨和硅，石墨模具結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)要先考慮鉬片023在高溫下的熱膨脹變化，特別是隨著芯片尺寸增大到4英寸Φ10mm后，其鉬片023直徑在高溫下的膨脹約為0.4mm，再考慮加工精度0.1mm，最后模具直徑公差應(yīng)正0.5mm以上，使得在裝模時(shí)，直徑相同的硅片021、鋁片022、鉬片023三者的同心度容易出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致燒結(jié)后的芯片出現(xiàn)泛鋁、燒偏、崩邊等現(xiàn)象，將直接影響后續(xù)工藝的正常進(jìn)行和實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)重的將影響器件的特性;在使用石墨模具直接裝模時(shí)，內(nèi)壁石墨粉很容易掉落，掉落的石墨粉可以導(dǎo)致燒結(jié)后的芯片沾潤(rùn)不良，最終導(dǎo)致器件的特性受到影響。
[0004]不銹鋼模具是近幾年開(kāi)始使用的模具，它的最終目的跟石墨模具的一樣，也是把鉬片023、鋁片022、硅片021三者裝入模具中，然后再進(jìn)行燒結(jié)，最終形成芯片。不銹鋼模具與石墨模具不同的是，硅片021、鋁片022、鉬片023三者的直徑、裝片順序不同，滿足硅片021直徑 > 鋁片022直徑 > 鉬片023直徑，裝片的先后順序?yàn)楣杵?21、鋁片022、鉬片023，把直徑不同的三者裝入模具中，請(qǐng)參考圖3，圖3為現(xiàn)有技術(shù)中不銹鋼模具裝模后的示意圖。雖然燒結(jié)也是要在高溫下進(jìn)行，但鉬片023在高溫下熱膨脹后的直徑大小遠(yuǎn)小于硅片021，因此不銹鋼模具結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)只要考慮硅片021在高溫下的熱膨脹變化就可以了。同時(shí)不銹鋼模具較石墨模具可以利用兩個(gè)或多個(gè)模具進(jìn)行堆疊燒結(jié)，具有提升燒結(jié)產(chǎn)量的優(yōu)點(diǎn)。但是，不銹鋼模具裝模時(shí)硅片021、鋁片022和鉬片023三者不容易定位，由于硅片021直徑 > 鋁片022直徑 >鉬片023直徑，鋁片022和鉬片023裝入時(shí)就需要分別定位，容易出現(xiàn)偏差，同時(shí)一個(gè)模具是要裝入多層芯片的，又必須要多次定位，更加重出現(xiàn)偏差的幾率，這些偏差將導(dǎo)致芯片燒偏，而這些燒偏的芯片將直接影響后續(xù)工藝的正常進(jìn)行和實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)重的將影響器件的特性;在高溫下燒結(jié)爐內(nèi)工件架形變產(chǎn)生不平，部分裝偏的鋁片022在高溫下形成的熔融液可能會(huì)蔓延至不銹鋼模具邊緣使鋁和模具內(nèi)壁發(fā)生粘連，導(dǎo)致模具和芯片報(bào)廢；由于硅片021大于鉬片023，燒結(jié)完后的芯片進(jìn)行后面的系列工藝時(shí)，邊緣多余的硅容易出現(xiàn)崩邊而報(bào)廢。
[0005]綜上所述，如何有效地解決在裝模時(shí)芯片不容易定位等問(wèn)題，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體芯片燒結(jié)模具，該半導(dǎo)體芯片燒結(jié)模具有效地解決了在裝模時(shí)芯片不容易定位等問(wèn)題。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0008]—種半導(dǎo)體芯片燒結(jié)模具，包括不銹鋼桶以及能夠放置于所述不銹鋼桶內(nèi)的隔襯和定位筒，所述不銹鋼桶上具有通氣孔，所述隔襯和所述定位筒的外徑尺寸均滿足所述不銹鋼桶的內(nèi)徑尺寸要求，所述隔襯的內(nèi)徑尺寸滿足所述芯片在高溫下最大線性膨脹尺寸要求，所述定位筒的內(nèi)徑尺寸滿足所述芯片能夠裝模時(shí)的最小尺寸要求。
[0009]優(yōu)選地，所述不銹鋼桶的桶壁的上部具有外卡口，下部具有與所述外卡口相配合的內(nèi)卡口，所述內(nèi)卡口高于所述不銹鋼桶的桶壁底，所述外卡口低于所述不銹鋼桶的桶壁頂，所述內(nèi)卡口的深度高于所述外卡口的深度。
[0010]優(yōu)選地，所述通氣孔包括開(kāi)設(shè)于所述不銹鋼桶底部的大通孔，以及開(kāi)設(shè)于所述不銹鋼桶的桶壁下端所述內(nèi)卡口處的若干個(gè)小通孔。
[0011 ]優(yōu)選地，所述小通孔的數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)所述小通孔對(duì)稱(chēng)分布。
[0012]優(yōu)選地，所述不銹鋼桶的桶底的內(nèi)壁側(cè)設(shè)有限位所述定位筒和所述隔襯的凹槽。
[0013]優(yōu)選地，所述隔襯和所述定位筒為圓筒狀，且兩者外徑尺寸相同。
[0014]優(yōu)選地，所述隔襯為石墨隔襯或氮化硅隔襯，所述定位筒為鋁合金定位筒。
[0015]本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體芯片燒結(jié)模具，包括不銹鋼桶、隔襯和定位筒，隔襯和定位筒能夠套裝于不銹鋼桶內(nèi)。以半導(dǎo)體芯片燒結(jié)時(shí)所采用的鉬片、鋁片、硅片為例，介紹半導(dǎo)體芯片燒結(jié)模具的使用方法，但不局限于半導(dǎo)體芯片燒結(jié)時(shí)所采用的鉬片、鋁片、硅片。裝模時(shí)，將定位筒套裝于不銹鋼桶內(nèi)，將多層鉬片、鋁片、硅片按順序裝入定位筒內(nèi)，鉬片、鋁片和硅片的直徑相同，根據(jù)工藝要求在最上面的硅片上面壓上設(shè)定重量的壓塊，定位筒套裝于不銹鋼桶內(nèi)用于定位鉬片、鋁片、硅片，實(shí)現(xiàn)裝模的一次性定位，保證硅片、鋁片、鉬片三者的同心。裝完壓塊后，取出定位筒，將隔襯套入芯片和不銹鋼桶之間完成裝模，可以進(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié)時(shí)不銹鋼桶內(nèi)部及芯片間會(huì)殘余氣體以及隔襯將釋放產(chǎn)生氣體，不銹鋼桶上具有通氣孔，氣體可以從通氣孔抽出，保證燒結(jié)質(zhì)量。隔襯和定位筒的外徑尺寸均滿足不銹鋼桶的內(nèi)徑尺寸要求，隔襯和定位筒的外徑尺寸略微小于不銹鋼桶的內(nèi)徑尺寸，方便隔襯和定位筒套入不銹鋼桶內(nèi)和從不銹鋼桶取出，不易碰撞。隔襯的內(nèi)徑尺寸滿足芯片在高溫下的最大線性膨脹尺寸要求，符合芯片在高溫下線性膨脹尺寸的配合比例，比如在鉬片、鋁片、硅片中鉬片在高溫下的線性膨脹尺寸最大，也就是滿足鉬片在高溫下的線性膨脹尺寸要求。定位筒的內(nèi)徑尺寸滿足芯片能夠裝模時(shí)的最小尺寸要求，保證芯片可以順利裝入定位筒內(nèi)。
[0016]本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體芯片燒結(jié)模具，裝模時(shí)，使用定位筒，實(shí)現(xiàn)裝模的一次性定位，保證了硅片、鋁片、鉬片三者的同心，燒結(jié)后的芯片不會(huì)出現(xiàn)燒偏、泛鋁等現(xiàn)象;裝模時(shí)，使用定位筒，可以避免桶壁雜質(zhì)脫落導(dǎo)致的玷污，芯片沾潤(rùn)會(huì)更好;燒結(jié)時(shí)，使用隔襯，不會(huì)出現(xiàn)高溫下鋁片熔融液與不銹鋼桶內(nèi)壁的粘連，不會(huì)導(dǎo)致模具和芯片的報(bào)廢;利用不銹鋼的耐高溫和硬度特性，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)模具的堆疊燒結(jié)，提升了芯片燒結(jié)的產(chǎn)量。
【附圖說(shuō)明】
[0017]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中石墨t旲具和不鎊鋼t旲具的不意圖；
[0019]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中石墨模具裝模后的示意圖；
[0020]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中不銹鋼模具裝模后的示意圖；
[0021]圖4為本發(fā)明中一種【具體實(shí)施方式】所提供的半導(dǎo)體芯片燒結(jié)模具中不銹鋼桶的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖5為圖4的另一視圖；
[0023]圖6為半導(dǎo)體芯片燒結(jié)模具中隔襯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖7為不銹鋼桶內(nèi)裝入定位筒的示意圖；
[0025]圖8為定位筒內(nèi)裝入鉬片、鋁片、硅片的示意圖；
[0026]圖9為定位筒內(nèi)裝入壓塊的示意圖；
[0027]圖10為裝完加壓塊后的示意圖；
[0028]圖11為裝完加壓塊后半導(dǎo)體芯片燒結(jié)模具的剖面示意圖；
[0029]圖12為定位筒取出后半導(dǎo)體芯片燒結(jié)模具的狀態(tài)示意圖
[0030]圖13為加入隔襯后半導(dǎo)體芯片燒結(jié)模具的狀態(tài)示意圖；
[0031 ]圖14為加入隔襯后半導(dǎo)體芯片燒結(jié)模具狀態(tài)剖面示意圖。
[0032]附圖中標(biāo)記如下:
[0033]01-通孔、021-硅片、022-鋁片、023-鉬片、03-壓塊；
[0034]丨-定位筒、2-不銹鋼桶、3-隔襯、41-硅片、42-鋁片、43-鉬片、5-壓塊、11-外卡口、12-凹槽、13-大通孔、14-小通孔、15-內(nèi)卡口。
【具體實(shí)施方式】
[0035]本發(fā)明的核心是提供一種半導(dǎo)體芯片燒結(jié)模具，該半導(dǎo)體芯片燒結(jié)模具有效地解決了在裝模時(shí)芯片不容易定位等問(wèn)題。
[0036]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0037]請(qǐng)