一种半导体芯片烧结模具制造技术

本发明专利技术公开了一种半导体芯片烧结模具，包括不锈钢桶(2)以及能够放置于所述不锈钢桶(2)内的隔衬(3)和定位筒(1)，所述不锈钢桶(2)上具有通气孔，所述隔衬(3)和所述定位筒(1)的外径尺寸均满足所述不锈钢桶(2)的内径尺寸要求，所述隔衬(3)的内径尺寸满足所述芯片在高温下最大线性膨胀尺寸要求，所述定位筒(1)的内径尺寸满足所述芯片能够装模时的最小尺寸要求。该半导体芯片烧结模具有效地解决了在装模时芯片不容易定位等问题。

Sintering die for semiconductor chip

The invention discloses a semiconductor chip sintering mould, including stainless steel barrel (2) and can be placed in the stainless steel barrel (2) in the lining (3) and the positioning cylinder (1), the stainless steel barrel (2) with vent, the lining (3) and the the positioning cylinder (1) od all meet the stainless steel barrel (2) diameter size requirements, the lining (3) of the size of the chip meet at high temperature the maximum linear expansion size requirements, the positioning cylinder (1) of the size of the chip can meet the loading mode minimum size requirements. The semiconductor chip sintering die can effectively solve the problem that the chip is not easy to be positioned in the die filling process.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及模具
，特别是涉及一种半导体芯片烧结模具。
技术介绍
半导体芯片烧结是在一定的真空、温度条件下，将硅片、铝片、钼片焊接成一个整体芯片的工艺技术。芯片烧结前需要将硅、铝、钼三者按一定的顺序放置在特定的模具中，并加以适当压力的压块，再放在真空炉体内的水平支架上在一定温度下进行烧结。烧结后硅片、铝片、钼片三者的接触部分形成三元合金而成为一个整体。烧结所使用的特定的模具是此项工艺技术中的一个关键点。现有技术中，半导体芯片烧结模具一般有石墨模具和不锈钢模具两种，它们都是桶状结构，底部有通孔，请参考图1，图1为现有技术中石墨模具和不锈钢模具的示意图，石墨模具和不锈钢模具的底部具有通孔01，芯片放入模具，压块03压于芯片上。石墨模具属于传统模具，它的使用是按照钼片023、铝片022、硅片021的先后顺序把直径相同的三者装入模具中，这一过程俗称装模，然后再进行烧结，最终形成芯片，请参考图2，图2为现有技术中石墨模具装模后的示意图。由于烧结是要在高温下进行的，在高温下石墨、硅和钼的热膨胀系数不同，其中钼的热膨胀系数远大于石墨和硅，石墨模具结构尺寸的设计要先考虑钼片023在高温下的热膨胀变化，特别是随着芯片尺寸增大到4英寸Ф100mm后，其钼片023直径在高温下的膨胀约为0.4mm，再考虑加工精度0.1mm，最后模具直径公差应正0.5mm以上，使得在装模时，直径相同的硅片021、铝片022、钼片023三者的同心度容易出现偏差，导致烧结后的芯片出现泛铝、烧偏、崩边等现象，将直接影响后续工艺的正常进行和实现，严重的将影响器件的特性；在使用石墨模具直接装模时，内壁石墨粉很容易掉落，掉落的石墨粉可以导致烧结后的芯片沾润不良，最终导致器件的特性受到影响。不锈钢模具是近几年开始使用的模具，它的最终目的跟石墨模具的一样，也是把钼片023、铝片022、硅片021三者装入模具中，然后再进行烧结，最终形成芯片。不锈钢模具与石墨模具不同的是，硅片021、铝片022、钼片023三者的直径、装片顺序不同，满足硅片021直径＞铝片022直径＞钼片023直径，装片的先后顺序为硅片021、铝片022、钼片023，把直径不同的三者装入模具中，请参考图3，图3为现有技术中不锈钢模具装模后的示意图。虽然烧结也是要在高温下进行，但钼片023在高温下热膨胀后的直径大小远小于硅片021，因此不锈钢模具结构尺寸的设计只要考虑硅片021在高温下的热膨胀变化就可以了。同时不锈钢模具较石墨模具可以利用两个或多个模具进行堆叠烧结，具有提升烧结产量的优点。但是，不锈钢模具装模时硅片021、铝片022和钼片023三者不容易定位，由于硅片021直径＞铝片022直径＞钼片023直径，铝片022和钼片023装入时就需要分别定位，容易出现偏差，同时一个模具是要装入多层芯片的，又必须要多次定位，更加重出现偏差的几率，这些偏差将导致芯片烧偏，而这些烧偏的芯片将直接影响后续工艺的正常进行和实现，严重的将影响器件的特性；在高温下烧结炉内工件架形变产生不平，部分装偏的铝片022在高温下形成的熔融液可能会蔓延至不锈钢模具边缘使铝和模具内壁发生粘连，导致模具和芯片报废；由于硅片021大于钼片023，烧结完后的芯片进行后面的系列工艺时，边缘多余的硅容易出现崩边而报废。综上所述，如何有效地解决在装模时芯片不容易定位等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种半导体芯片烧结模具，该半导体芯片烧结模具有效地解决了在装模时芯片不容易定位等问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种半导体芯片烧结模具，包括不锈钢桶以及能够放置于所述不锈钢桶内的隔衬和定位筒，所述不锈钢桶上具有通气孔，所述隔衬和所述定位筒的外径尺寸均满足所述不锈钢桶的内径尺寸要求，所述隔衬的内径尺寸满足所述芯片在高温下最大线性膨胀尺寸要求，所述定位筒的内径尺寸满足所述芯片能够装模时的最小尺寸要求。优选地，所述不锈钢桶的桶壁的上部具有外卡口，下部具有与所述外卡口相配合的内卡口，所述内卡口高于所述不锈钢桶的桶壁底，所述外卡口低于所述不锈钢桶的桶壁顶，所述内卡口的深度高于所述外卡口的深度。优选地，所述通气孔包括开设于所述不锈钢桶底部的大通孔，以及开设于所述不锈钢桶的桶壁下端所述内卡口处的若干个小通孔。优选地，所述小通孔的数量为两个，两个所述小通孔对称分布。优选地，所述不锈钢桶的桶底的内壁侧设有限位所述定位筒和所述隔衬的凹槽。优选地，所述隔衬和所述定位筒为圆筒状，且两者外径尺寸相同。优选地，所述隔衬为石墨隔衬或氮化硅隔衬，所述定位筒为铝合金定位筒。本专利技术所提供的半导体芯片烧结模具，包括不锈钢桶、隔衬和定位筒，隔衬和定位筒能够套装于不锈钢桶内。以半导体芯片烧结时所采用的钼片、铝片、硅片为例，介绍半导体芯片烧结模具的使用方法，但不局限于半导体芯片烧结时所采用的钼片、铝片、硅片。装模时，将定位筒套装于不锈钢桶内，将多层钼片、铝片、硅片按顺序装入定位筒内，钼片、铝片和硅片的直径相同，根据工艺要求在最上面的硅片上面压上设定重量的压块，定位筒套装于不锈钢桶内用于定位钼片、铝片、硅片，实现装模的一次性定位，保证硅片、铝片、钼片三者的同心。装完压块后，取出定位筒，将隔衬套入芯片和不锈钢桶之间完成装模，可以进行烧结。烧结时不锈钢桶内部及芯片间会残余气体以及隔衬将释放产生气体，不锈钢桶上具有通气孔，气体可以从通气孔抽出，保证烧结质量。隔衬和定位筒的外径尺寸均满足不锈钢桶的内径尺寸要求，隔衬和定位筒的外径尺寸略微小于不锈钢桶的内径尺寸，方便隔衬和定位筒套入不锈钢桶内和从不锈钢桶取出，不易碰撞。隔衬的内径尺寸满足芯片在高温下的最大线性膨胀尺寸要求，符合芯片在高温下线性膨胀尺寸的配合比例，比如在钼片、铝片、硅片中钼片在高温下的线性膨胀尺寸最大，也就是满足钼片在高温下的线性膨胀尺寸要求。定位筒的内径尺寸满足芯片能够装模时的最小尺寸要求，保证芯片可以顺利装入定位筒内。本专利技术所提供的半导体芯片烧结模具，装模时，使用定位筒，实现装模的一次性定位，保证了硅片、铝片、钼片三者的同心，烧结后的芯片不会出现烧偏、泛铝等现象；装模时，使用定位筒，可以避免桶壁杂质脱落导致的玷污，芯片沾润会更好；烧结时，使用隔衬，不会出现高温下铝片熔融液与不锈钢桶内壁的粘连，不会导致模具和芯片的报废；利用不锈钢的耐高温和硬度特性，实现了多个模具的堆叠烧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体芯片烧结模具，其特征在于，包括不锈钢桶(2)以及能够放置于所述不锈钢桶(2)内的隔衬(3)和定位筒(1)，所述不锈钢桶(2)上具有通气孔，所述隔衬(3)和所述定位筒(1)的外径尺寸均满足所述不锈钢桶(2)的内径尺寸要求，所述隔衬(3)的内径尺寸满足所述芯片在高温下最大线性膨胀尺寸要求，所述定位筒(1)的内径尺寸满足所述芯片能够装模时的最小尺寸要求。

【技术特征摘要】
1.一种半导体芯片烧结模具，其特征在于，包括不锈钢桶(2)
以及能够放置于所述不锈钢桶(2)内的隔衬(3)和定位筒(1)，所
述不锈钢桶(2)上具有通气孔，所述隔衬(3)和所述定位筒(1)的
外径尺寸均满足所述不锈钢桶(2)的内径尺寸要求，所述隔衬(3)
的内径尺寸满足所述芯片在高温下最大线性膨胀尺寸要求，所述定位
筒(1)的内径尺寸满足所述芯片能够装模时的最小尺寸要求。
2.根据权利要求1所述的半导体芯片烧结模具，其特征在于，
所述不锈钢桶(2)的桶壁的上部具有外卡口(11)，下部具有与所述
外卡口(11)相配合的内卡口(15)，所述内卡口(15)高于所述不锈
钢桶(2)的桶壁底，所述外卡口(11)低于所述不锈钢桶(2)的桶
壁顶，所述内卡口(15)的深度高于所述外卡口(11)的深度。
3.根据权利要求1所述的半导体芯片烧...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺振卿，银登杰，焦莎莎，李勇，刘军，饶伟，王明，姚润华，邹平，
申请(专利权)人：株洲南车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43