将导体焊接到铝金属化物制造技术

一种将导体焊接到铝金属化物的方法包括：用替代金属氧化物层或替代金属合金氧化物层替代所述铝金属化物上的铝氧化物层。然后，至少部分地还原所述替代金属氧化物层中的或所述替代金属合金氧化物层中的替代金属氧化物。使用焊料材料将所述导体焊接到所述铝金属化物。

【技术实现步骤摘要】
将导体焊接到铝金属化物
本公开总体上涉及半导体器件制造中的焊接技术，特别涉及将导体焊接到铝金属化物的多个方面。
技术介绍
焊接工艺广泛用于半导体器件制造中，以用于各种目的，包括芯片结合、丝/夹/带式结合、器件安装等。多种焊料材料、助焊剂和焊接技术可供使用。焊接方法和焊接物质可以对半导体器件的成本、产量、性能和可靠性产生很大的影响。铝(Al)金属化物的焊接需要施加高反应性的化学物质(助焊剂)以去除Al金属化物上的高度稳定的Al2O3层。这种高反应性的化学物质与标准半导体制造工艺不相容。因此，目前在Al表面上的焊接限于半导体器件制造之外的应用。
技术实现思路
本公开的一个方面涉及一种将导体焊接到铝金属化物的方法。所述方法包括用替代金属氧化物层或替代金属合金氧化物层替代铝金属化物上的铝氧化物层。替代金属氧化物层或替代金属合金氧化物层中的替代金属氧化物至少部分地被还原。使用焊料材料将导体焊接到铝金属化物上。本公开的另一个方面涉及一种将导体焊接到铝金属化物的方法。所述方法包括将助焊剂材料施加到铝金属化物上的铝氧化物层。将焊料材料沉积在铝金属化物之上，其中，焊料材料具有按重量百分比(％重量)计为x％重量≤Zn≤100％重量的化学组成，其中，x＝10、30、50、70、90、95或100。然后，将导体焊接到铝金属化物上。本公开的另一个方面涉及一种将导体焊接到铝金属化物的方法。所述方法包括经由等离子体工艺将卤化物施加到铝金属化物上的铝氧化物层，以产生卤化铝氧化物层。将焊料材料沉积在卤化铝氧化物层之上。然后，将导体焊接到铝金属化物上。本公开的另一个方面涉及一种导体与铝金属化物焊接在一起的装置。所述装置包括沉积在铝金属化物之上的替代金属层或替代金属合金层，其中，替代金属层或替代金属合金层的替代金属可以是Zn、Cr、Cu、Pb和Sn中的一种。所述装置还包括布置在替代金属层或替代金属合金层与导体之间的焊料层。附图说明包括附图以提供对多个方面的进一步理解，附图包括在说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出了本公开的各方面，并且与说明书一起用于解释本公开的各方面的原理。其它方面和多个方面的许多预期优点将会更容易明白，这是因为通过参考以下详细描述它们会变得更好理解。附图的元件不一定相对于彼此成比例。相同的附图标记可以指代相应的类似部件。应当理解，除非另有特别说明，否则下面描述的实施例的各种示例的特征可以彼此组合。图1A是示出了铝金属化物和铝金属化物上的铝氧化物层的一个示例的剖视图。图1B是示出了图1A的铝氧化物层的示例性活化过程的剖视图。图1C是示出了用替代金属氧化物层或替代金属合金氧化物层对图1A或图1B的铝氧化物层的示例性替代过程的剖视图。图1D是示出了图1C的替代金属氧化物层或替代金属合金氧化物层的示例性还原的剖视图。图1E是示出了在图1D的还原过程之后的铝金属化物的剖视图。图1F是示出了将焊料沉积物示例性地施加在图1E的铝金属化物之上的剖视图。图1G是示出了将导体示例性地放置在图1F的焊料沉积物上的剖视图。图1H是示出了根据图1G的放置在焊料沉积物上的导体的示例性焊接和冷却的剖视图。图1I是示出了通过如例如图1A至1H中所示的示例性过程焊接到铝金属化物的导体的一个示例的剖视图。图2是示出了在N2中5％H2(合成气体)的还原气体中的金属氧化物Al2O3、Cr2O3和ZnO以及在N2中CH2O2的还原气体中的金属氧化物Al2O3的计算出的以H2O的Pa为单位的平衡压力p与以K为单位的温度T的关系图。图3A是示出了将焊料沉积物示例性地施加在图1C的铝金属化物之上的剖视图。图3B是示出了将导体示例性地放置在图3A的焊料沉积物上的剖视图。图3C是示出了根据图3B的放置在焊料沉积物上的导体的示例性焊接和冷却的剖视图。图3D是示出了通过如例如图1A至1C中所示的示例性过程，接着通过如例如图3A至3C中所示的示例性过程焊接到铝金属化物的导体的一个示例的剖视图。图4A是示出了将焊膏示例性地施加在图1A的铝金属化物之上的剖视图。图4B是示出了将导体示例性地放置在图4A的焊膏上的剖视图。图4C是示出了根据图4B的放置在焊膏上的导体的示例性焊接和冷却的剖视图。图4D是示出了通过如例如图1A中所示的示例性过程，接着通过如例如图4A至4C中所示的示例性过程焊接到铝金属化物的导体的一个示例的剖视图。图5A是示出了铝金属化物和铝金属化物上的铝氧化物层的一个示例的剖视图。图5B是示出了图1A的铝氧化物层的示例性活化过程的剖视图。图5C是示出了将焊料沉积物示例性地施加在图5B的铝金属化物之上的剖视图。图5D是示出了将导体示例性地放置在图5C的焊料沉积物上的剖视图。图5E是示出了根据图5D的放置在焊料沉积物上的导体的示例性焊接和冷却的剖视图。图5F是示出了通过如例如图5A至5E中所示的示例性过程焊接到铝金属化物的导体的一个示例的剖视图。图6是示出了一种导体和铝金属化物焊接在一起的示例性装置的剖视图，其中，导体是芯片载体或夹，铝金属化物是芯片电极。图7是示出了一种导体和铝金属化物焊接在一起的示例性装置的剖视图，其中，导体是芯片电极，铝金属化物是芯片载体或夹。具体实施方式在下面的详细描述中，参考了构成说明书的一部分的附图，所述附图中通过图示示出了一些具体实施例。在这点上，参考所描述的图的取向使用诸如“顶”、“底”、“前”、“后”、“上”、“下”等的方向性术语。因为实施例的构件可以以多个不同的取向定位，所以方向性术语用于说明的目的，而不是限制性的。应当理解，在不脱离本说明书的范围的情况下，可以利用其它实施例并且可以进行结构或逻辑改变。因此，下面的详细描述不应被认为是限制性的。本说明书中所采用的术语“结合”、“附连”、“连接”、“耦合”和/或“电连接/电耦合”并不意味着元件或层必须直接接触在一起；而是可以在被“结合”、“附连”、“连接”、“耦合”和/或“电连接/电耦合”的元件之间相应地提供插入元件或层。然而，根据本公开，上述术语也可以可选地具有这样的特定含义：即元件或层直接接触在一起，即在被“结合”、“附连”、“连接”、“耦合”和/或“电连接/电耦合”的元件之间没有提供插入元件或层。此外，这里关于一表面“之上”形成或定位的部件、元件或材料层中使用的词语“在...之上”可以用于可选地表示部件、元件或材料层被“直接”定位(例如放置、形成、沉积等)“在所述表面上”，例如与所述表面直接接触。这里关于在一表面“之上”形成或定位的部件、元件或材料层中使用的词语“在...之上”也可以用于表示所述部件、元件或材料层被“间接地”定位(例如放置、形成、沉积等)在所述表面上而在所述表面与部件、元件或材料层之间布置一个或两个以上附加的部件、元件或层。此外，这里在两个或两个以上构件的相对取向方面可以使用诸如词语“垂直”和“平行”等的几何术语。应当理解，这些术语可能不一定必然意味着指定的几何关系是以完美的几何意义来实现的。相反，在这点上可能需要考虑相关构件的制造公差。例如，如果半导体封装体的包封材料的两个表面被指定为彼此垂直(或平行)，则这些表面之间的实际角度可以以一偏差值偏离90(或0)度的精确值，所以偏差值可能特别是与在应用用于制造由包封材料制成的壳体的技术时通常可能发生的公差有关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种将导体焊接到铝金属化物的方法，所述方法包括：用替代金属氧化物层或替代金属合金氧化物层替代所述铝金属化物上的铝氧化物层；至少部分地还原所述替代金属氧化物层中的或所述替代金属合金氧化物层中的替代金属氧化物；以及使用焊料材料将所述导体焊接到所述铝金属化物上。

【技术特征摘要】
2017.07.31 DE 102017213170.51.一种将导体焊接到铝金属化物的方法，所述方法包括：用替代金属氧化物层或替代金属合金氧化物层替代所述铝金属化物上的铝氧化物层；至少部分地还原所述替代金属氧化物层中的或所述替代金属合金氧化物层中的替代金属氧化物；以及使用焊料材料将所述导体焊接到所述铝金属化物上。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述替代金属氧化物层的替代金属是Zn、Cr、Cu、Pb和Sn中的一种。3.根据权利要求2所述的方法，其中，替代包括通过电化学沉积工艺或通过无电沉积工艺在所述铝氧化物层之上沉积所述替代金属。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述替代金属合金氧化物层的替代金属合金包括Zn、Cr、V、Cu、Pb、Sn和Mo中的至少两种元素。5.根据权利要求4所述的方法，其中，替代包括通过电化学沉积工艺或通过无电沉积工艺在所述铝氧化物层之上沉积所述替代金属合金。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，替代包括将氢氟酸(HF)和甲磺酸(MSA)中的一种或两种施加到所述铝氧化物层。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，替代包括经由等离子体工艺将卤化物施加到所述铝氧化物层。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少部分地还原包括在升高的温度下将还原气体施加到所述替代金属氧化物层或所述替代金属合金氧化物层。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述还原气体包括H2、CH2O2、乙醇、丙醇、丙酮中的一种或两种以上。10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述升高的温度等于或小于500℃、450℃、400℃、380℃、350℃、330℃、300℃、270℃、250℃、220℃或200℃。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少部分地还原包括在将所述导体焊接到所述铝金属化物期间施加低活化助焊剂。12.一种将导体焊接到铝金属化物的方法，所述方法包括：将助焊剂材料施加到铝金属化物上的铝氧化物层；将焊料材料沉积在铝金属化物之上，其中，所述焊料材料具有按重量百分比计为x％重量≤Zn≤100％重量的化学组成，其中，x＝10、30、50、70、90、95或100；以及将所述导体焊接到所述铝金属化物上。13.根据权利要求12所述的方法，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·海因里希，李五湖，R·奥特伦巴，W·赖斯，E·里德尔，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE