【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】接合半导体器件和散热安装座的银铟瞬态液相方法及有银铟瞬态液相接合接头的半导体结构相关申请的交叉引用无
本专利技术涉及接合方法和接合结构系统，并且更具体地，涉及接合半导体器件和散热安装座的银-铟瞬态液相方法，以及具有银-铟瞬态液相接合接头的半导体结构。
技术介绍
当制造高功率半导体器件时，经常需要设计和构建热管理结构以充分消散内部生成的热，从而确保高功率器件的连续正常运行。通常，高功率半导体器件的功能和性能被这种热管理结构的提供/可用性/有效性所限制和决定。常见的热管理策略是采用高热导率材料作为高功率半导体器件的散热安装座。在所有已知存在的块体材料中，金刚石具有最高的热导率值(～2000W/mK)。所以，金刚石频繁地被选择作为用于高功率电子、光电与光电子领域的高端产品中的散热安装座的材料。由于市场中化学气相沉积(CVD)生长的多晶金刚石的单价已经变得足够低，因此可以认为基于金刚石的散热安装座对于产业消费者产品是经济上可接受的。然而，应用基于金刚石的散热安装座的真正挑战是如何在高功率半导体器件和金刚石之间互连或形成可靠的接合接头。下面内容给出了用于散热应用的良好的接合接头的一般设计要求。首先，接合接头材料必须具备合理的高热导率，并且接合接头的厚度必须足够薄，从而确保高功率半导体器件和金刚石之间的整体热阻可以被优化至最小值。第二，接合接头必须是机械稳健且牢固的，并且是热稳定和化学稳定的，以支持在后续的制造工艺期间，或在升高的温度环境中器件的正常工作期间，器件到安装座组装的集成...
【技术保护点】
1.一种接合半导体器件和散热安装座的Ag-In瞬态液相TLP方法，包括：/n在半导体器件的底侧形成第一接合结构，包括：/n在半导体器件的底部上形成第一Ag TLP接合层；在散热安装座的顶侧形成第二接合结构，包括：/n在散热安装座的顶部上形成具有第二Ag TLP接合层的多层结构，在Ag TLP接合层的顶部上形成中间瞬态AgIn
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种接合半导体器件和散热安装座的Ag-In瞬态液相TLP方法，包括：
在半导体器件的底侧形成第一接合结构，包括：
在半导体器件的底部上形成第一AgTLP接合层；在散热安装座的顶侧形成第二接合结构，包括：
在散热安装座的顶部上形成具有第二AgTLP接合层的多层结构，在AgTLP接合层的顶部上形成中间瞬态AgIn2IMC金属间化合物层，在中间瞬态AgIn2IMC层的顶部上形成InTLP接合层，以及在InTLP接合层的顶部上形成抗氧化AgIn2IMC覆盖层；在第一接合结构和第二接合结构上执行Ag-In接合工艺，从而将第一接合结构和第二接合结构转化成接合接头，所述接合接头包括具有与所述半导体器件接触的第一Ag-In固溶体层、与所述散热安装座接触的第二Ag-In固溶体层以及被所述第一Ag-In固溶体层和所述第二Ag-In固溶体层夹在中间的Ag2InIMC层的夹心接合结构，使得所述接合接头连接所述半导体器件和所述散热安装座，并且Ag2InIMC层的厚度大于所述第一Ag-In固溶体层的厚度，以及Ag2InIMC层的厚度大于所述第二Ag-In固溶体层的厚度。
2.如权利要求1所述的方法，其中在所述半导体器件的所述底侧形成所述第一接合结构的整个步骤在仅单一的不间断的真空循环下通过PVD物理气相沉积被执行。
3.如权利要求1所述的方法，其中在所述半导体器件的所述底侧形成所述第一接合结构的步骤还包括：
在所述半导体器件的所述底部上形成所述第一AgTLP接合层的步骤之后，对所述第一接合结构和所述半导体器件执行退火工艺过程。
4.如权利要求1所述的方法，其中在所述散热安装座的所述顶侧形成所述第二接合结构的整个步骤在仅单一的不间断的真空循环下通过PVD被执行。
5.如权利要求1所述的方法，还包括：
在所述散热安装座的所述顶侧形成所述第二接合结构之后和在对所述第一接合结构和所述第二接合结构执行Ag-In接合工艺之前，在低于-20℃的温度下存储具有第二接合结构的所述散热安装座。
6.如权利要求1所述的方法，其中形成所述多层结构的步骤包括：
在所述散热安装座的顶部上形成初始AgTLP接合层；
在形成所述初始AgTLP接合层之后，在所述初始AgTLP接合层的顶部上形成初始InTLP接合层，使得所述初始AgTLP接合层的一部分与所述初始InTLP接合层的一部分反应，从而在所述第二AgTLP接合层和所述InTLP接合层的界面处形成中间瞬态AgIn2IMC层；以及
在所述初始InTLP接合层的顶部上形成Ag抗氧化覆盖层，使得所述初始InTLP接合层的另一部分与所述Ag抗氧化覆盖层反应，从而形成所述抗氧化AgIn2IMC覆盖层。
7.如权利要求6所述的方法，其中在所述初始AgTLP接合层的所述顶部上形成所述初始InTLP接合层的步骤以从4nm/s至5nm/s范围的速率通过PVD被执行。
8.如权利要求6所述的方法，其中形成所述抗氧化AgIn2IMC覆盖层的步骤包括形成具有约Ag抗氧化覆盖层的三倍厚的厚度的所述抗氧化AgIn2IMC覆盖层。
9.如权利要求6所述的方法，其中在所述散热安装座的顶部上形成所述初始AgTLP接合层的步骤在仅单一的不间断的真空循环下通过PVD被执行。
10.如权利要求9所述的方法，其中在所述散热安装座的所述顶侧形成所述第二接合结构的步骤还包括：
在所述散热安装座的所述顶部上形成所述初始AgTLP接合层之后但是在所述初始AgTLP接合层的所述顶部上形成所述初始InTLP接合层的步骤之前，对所述散热安装座和所述散热安装座的所述顶部上的所述初始AgTLP接合层执行退火工艺过程。
11.如权利要求10所述的方法，其中在所述初始AgTLP接合层的所述顶部上形成所述初始InTLP接合层的步骤和在所述初始InTLP接合层的顶部上形成所述Ag抗氧化覆盖层的步骤是在所述退火工艺过程之后形成的，并且在不同于所述单一的不间断的真空循环的另一不间断的真空循环下通过PVD被执行。
12.如权利要求6所述的方法，其中将所述第一接合结构和所述第二接合结构转化成所述接合接头的步骤包括：
以第一加热升温速率从第一预定温度范围的最低温度在第一预定温度范围中，通过所述抗氧化AgIn2IMC覆盖层执行在所述第二接合结构的所述InTLP接合层和所述第一接合结构的所述第一AgTLP接合层之间的固态相互扩散和反应，以及通过所述中间瞬态AgIn2IMC层执行在所述第二接合结构的所述InTLP接合层和所述第二接合结构的所述第二AgTLP接合层之间的固态相互扩散和反应，从而进一步生长所述第二接合结构的所述中间瞬态AgIn2IMC层和所述抗氧化AgIn2IMC覆盖层。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述第一加热升温速率在从1K/s至20K/s的范围。
14.如权利要求12所述的方法，其中将所述第一接合结构和所述第二接合结构转化成所述接合接头的步骤还包括：
在执行固态相互扩散和反应之后，在高于所述第一预定温度范围的第二预定温度范围中，通过所述抗氧化AgIn2IMC覆盖层执行在所述第二接合结构的所述InTLP接合层和所述第一接合结构的所述第一AgTLP接合层之间的液-固相互扩散和反应，以及通过所述中间瞬态AgIn2IMC层执行在所述第二接合结构的所述InTLP接合层和所述第二接合结构的所述第二AgTLP接合层之间的液-固相互扩散和反应，而所述中间瞬态AgIn2IMC层和所述抗氧化AgIn2IMC覆盖层中的AgIn2IMC经由包晶分解反应转化成液相In和γ相固态Ag2InIMC，直到没有包晶分解反应可以在所述第二预定温度范围中被执行。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述中间瞬态AgIn2IMC层和所述抗氧化AgIn2IMC覆盖层中的AgIn2IMC在所述第二预定温度范围内被完全转化成所述液相In和所述γ相固态Ag2InIMC。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述第二预定温度范围在180℃和205℃之间。
17.如权利要求14所述的方法，其中将所述第一接合结构和所述第二接合结构转化成所述接合接头的步骤还包括：
在没有包晶分解反应可以在所述第二预定温度范围中被执行之后，以第一冷却降温速率从第三预定温度...
【专利技术属性】
技术研发人员：霍永隽，李金忠，
申请(专利权)人：莱特美美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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