半导体器件的封装方法技术

本发明专利技术提供了一种半导体器件的封装方法，涉及半导体技术领域，包括以下步骤：提供第一器件、第二器件、缓冲层、第一焊料层和第二焊料层；第二焊料层的熔点低于第一焊料层的熔点，第一焊料层的熔点低于缓冲层的熔点；其中，第一器件和第二器件中的一个为热沉结构，另一个为巴条结构，首先在温度较高的第一温度范围内用第一焊料层将第一器件与缓冲层焊接先释放了一部分应力，然后在温度较低的第二温度范围内用第二焊料层再将第二器件与缓冲层焊接，以使第一器件和第二器件之间具有更小的焊接应力，避免热沉结构和巴条结构的分离或者翘曲，同时，设置在热沉结构和巴条结构之间的缓冲层还能够进一步起到缓冲热沉结构与巴条结构之间应力的作用。间应力的作用。间应力的作用。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件的封装方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其是涉及一种半导体器件的封装方法。

技术介绍

[0002]现有的半导体器件的热沉和巴条是通过一层焊料连接在一起，其中，热沉通常为铜热沉，巴条采用砷化镓材质，将焊料放置在两者之间，然后通过一起加热，使巴条和热沉焊接在一起。然而，铜热沉的热膨胀系数为16.7E-6
/K，远大于砷化镓巴条的热膨胀系数6.7E-6
/K，由于膨胀系数相差较大，在焊接时易于产生较大的应力，为了缓解上述压力，现有技术中还在两者之间设置有应力缓冲结构，由于热沉、巴条、应力缓冲结构以及之间的焊料共同加热，使焊料熔化从而将热沉和巴条连接在一起，这样热沉和巴条同时在焊料熔化过程中进行了加热，产生的热量会使巴条和热沉之间因热膨胀的差异同样会产生应力，应力缓冲结构能够缓冲一部分应力，但两者的热膨胀差异较大还会使热沉和巴条之间产生应变而具有分离或者翘曲的风险。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种半导体器件的封装方法，以缓解了现有技术中巴条和热沉在焊接时巴条和热沉之间因热膨胀的差异而产生应力，容易使热沉和巴条之间产生应变而具有分离或者翘曲风险的技术问题。
[0004]本专利技术提供的半导体器件的封装方法，包括以下步骤：提供第一器件、第二器件、缓冲层、第一焊料层和第二焊料层；所述第二焊料层的熔点低于所述第一焊料层的熔点，所述第一焊料层的熔点低于所述缓冲层的熔点；其中，所述第一器件和所述第二器件中的一个为热沉结构，另一个为巴条结构；将所述第一焊料层设置在所述第一器件与所述缓冲层之间，在第一温度范围内将所述第一焊料层加热至熔化并保温设定时长，将所述第一器件与所述缓冲层通过所述第一焊料层焊接；当所述第一器件与所述缓冲层通过所述第一焊料层焊接后，将所述第二焊料层设置在所述缓冲层和所述第二器件之间，在第二温度范围内将所述第二焊料层加热至熔化并保温设定时长，将所述第二器件与所述缓冲层通过所述第二焊料层焊接，以使所述第一器件、所述缓冲层和所述第二器件焊接在一起。
[0005]进一步的，所述将所述第一焊料层设置在所述第一器件与所述缓冲层之间的步骤包括，在所述第一器件和所述缓冲层之中高度更高的一个的上方放置压块；和，所述当所述第一器件与所述缓冲层通过所述第一焊料层焊接后，将所述第二焊料层设置在所述缓冲层和所述第二器件之间的步骤包括，在所述第一器件和所述第二器件之中高度更高的一个的上方放置压块。
[0006]进一步的，所述热沉结构包括铜热沉；或者，所述热沉结构包括SiC热沉和金属过渡层，所述金属过渡层设置在所述SiC热沉
的上表面，所述第一焊料层设置在所述金属过渡层上。
[0007]进一步的，所述缓冲层的上表面和下表面设置有凹凸结构。
[0008]进一步的，所述凹凸结构包括设置在所述缓冲层表面的多个凹槽，多个所述凹槽间隔设置。
[0009]进一步的，所述凹槽的横切面为三角形、矩形或者梯形。
[0010]进一步的，所述第一温度范围内的所有温度大于等于所述第一焊料层的熔点且低于所述缓冲层的熔点；所述第二温度范围内的所有温度大于等于所述第二焊料层的熔点且低于所述第一焊料层的熔点。
[0011]进一步的，所述缓冲层的材质为铟；所述第一焊料层为InAg；所述第二焊料层InSn或者BiSn中的一种；或者，所述第一焊料层为BiSn，所述第二焊料层为InSn。
[0012]进一步的，所述第一焊料层的厚度为1-15微米，所述第二焊料层的厚度为3-20微米，所述缓冲层的厚度为5-50微米。
[0013]本专利技术提供的半导体器件的封装方法，包括以下步骤：提供第一器件、第二器件、缓冲层、第一焊料层和第二焊料层；所述第二焊料层的熔点低于所述第一焊料层的熔点，所述第一焊料层的熔点低于所述缓冲层的熔点；其中，所述第一器件和所述第二器件中的一个为热沉结构，另一个为巴条结构；将所述第一焊料层设置在所述第一器件与所述缓冲层之间，在第一温度范围内将所述第一焊料层加热至熔化并保温设定时长，将所述第一器件与所述缓冲层通过所述第一焊料层焊接；当所述第一器件与所述缓冲层通过所述第一焊料层焊接后，将所述第二焊料层设置在所述缓冲层和所述第二器件之间，在第二温度范围内将所述第二焊料层加热至熔化并保温设定时长，将所述第二器件与所述缓冲层通过所述第二焊料层焊接，以使所述第一器件、所述缓冲层和所述第二器件焊接在一起。
[0014]实际操作时，首先将第一器件通过第一焊料层与缓冲层焊接在一起，然后再将第二器件通过第二焊料层与缓冲层焊接在一起，从而实现第一器件、缓冲层和第二器件的依次连接，由于第一焊料层的熔点高于第二焊料层的熔点且低于缓冲层的熔点，因此，首先在温度较高的第一温度范围内对第一焊料层进行加热并保温设定时长，将第一器件与缓冲层焊接在一起先释放了一部分应力，然后在温度较低的第二温度范围内对第二焊料层进行加热并保温设定时长，再将第二器件与缓冲层焊接在一起，以使第一器件和第二器件之间具有较小的热膨胀差异，具有更小的焊接应力，避免热沉结构和巴条结构的分离或者翘曲发生，同时，设置在热沉结构和巴条结构之间的缓冲层还能够进一步起到缓冲热沉结构与巴条结构之间应力的作用。
[0015]进一步的，在缓冲层的表面上设置有凹凸结构，凹凸结构可以为规则或不规则分布的凹槽结构，这些凹凸结构能够对应力进一步的释放，还可以提高焊料与缓冲层的粘附性，而进一步的起到应力缓冲的作用。并且使用软质的铟材料作为缓冲层，由于自身材料的软质特性和表面应力释放的结构，热沉结构和巴条结构焊接在一起之后即使具有一些残存的应力，也会在缓冲层中得到缓冲和释放，也不会导致巴条结构和热沉结构的分离或翘曲。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为本专利技术实施例提供的半导体器件的封装方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的半导体器件的封装方法中热沉结构与第一焊料层的连接结构图；图3为本专利技术实施例提供的半导体器件的封装方法中缓冲层的正视图；图4为本专利技术实施例提供的半导体器件的封装方法中缓冲层的俯视图；图5为图3中的A-A剖视图；图6为本专利技术实施例提供的半导体器件的封装方法中巴条结构与第二焊料层的连接结构图；图7为本专利技术实施例提供的半导体器件的封装方法的热沉结构、缓冲层和压块的待堆叠示意图；图8为本专利技术实施例提供的半导体器件的封装方法的热沉结构、缓冲层和压块的堆叠示意图；图9为本专利技术实施例提供的半导体器件的封装方法的热沉结构与缓冲层通过第一焊料层焊接的示意图；图10为本专利技术实施例提供的半导体器件的封装方法的热沉结构、缓冲层、巴条结构和压块的待堆叠示意图；图11为本专利技术实施例提供的半导体器件的封装方法的热沉结构、缓冲层、巴条结构和压块的堆叠示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：提供第一器件、第二器件、缓冲层（300）、第一焊料层（130）和第二焊料层（210）；所述第二焊料层（210）的熔点低于所述第一焊料层（130）的熔点，所述第一焊料层（130）的熔点低于所述缓冲层（300）的熔点；其中，所述第一器件和所述第二器件中的一个为热沉结构，另一个为巴条结构（200）；将所述第一焊料层（130）设置在所述第一器件与所述缓冲层（300）之间，在第一温度范围内将所述第一焊料层（130）加热至熔化并保温设定时长，将所述第一器件与所述缓冲层（300）通过所述第一焊料层（130）焊接；当所述第一器件与所述缓冲层（300）通过所述第一焊料层（130）焊接后，将所述第二焊料层（210）设置在所述缓冲层（300）和所述第二器件之间，在第二温度范围内将所述第二焊料层（210）加热至熔化并保温设定时长，将所述第二器件与所述缓冲层（300）通过所述第二焊料层（210）焊接，以使所述第一器件、所述缓冲层（300）和所述第二器件焊接在一起；所述缓冲层（300）的上表面和下表面设置有凹凸结构；所述缓冲层（300）的材质为铟。2.根据权利要求1所述的半导体器件的封装方法，其特征在于，所述将所述第一焊料层（130）设置在所述第一器件与所述缓冲层（300）之间的步骤包括，在所述第一器件和所述缓冲层（300）之中高度更高的一个的上方放置压块（400）；和，所述当所述第一器件与所述缓冲层（300）通过所述第一焊料层（130）焊接后，将所述第二焊料层（210）设置在所述缓冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈家洛，陆翼森，于学成，赵卫东，杨国文，张艳春，
申请(专利权)人：苏州度亘光电器件有限公司，
类型：发明
国别省市：