在表面上预先固定半导体芯片的方法、制造半导体器件的方法和半导体器件技术

说明了一种用于在表面（20）上固定半导体芯片（10）的方法，其中在所述半导体芯片（10）的安装面上施加焊料连接（30），在所述焊料连接（30）的背离安装面的侧上施加金属粘接层（40），将所述表面（20）预热到温度T1，将所述金属粘接层（40）以固态与经过预热的表面（20）机械接触，其中所述金属粘接层（40）在与经过预热的表面（20）机械接触时至少部分熔化，然后将所述表面（20）冷却至室温，其中所述半导体芯片（10）至少部分冶金地预先连接到所述表面（20），其中所述焊料连接（30）在所述金属粘接层（40）冶金连接到所述表面（20）期间保持固态。在所述焊料连接(30)和所述金属粘接层(40)之间可以施加阻挡层（50）。所述表面（20）可以包括印刷电路板或壳体的安装面。此外还说明了一种用于制造半导体器件的方法以及一种半导体器件，其中将如上所述预先固定在所述表面（20）上的半导体芯片（10）焊接到所述表面（20）上以形成最终得到的焊料连接（60），其中在所述焊接时完全熔化所述焊料连接（30）和所述金属粘接层（40），并且形成最终得到的焊料连接（60），所述最终得到的焊料连接包括在其组成方面与所述焊料连接（30）和所述金属粘接层（40）不同的合金。如果存在阻挡层（50），则阻挡层在焊接期间同样溶解并且在最终得到的焊料连接（60）内形成相。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在表面上预先固定半导体芯片的方法、制造半导体器件的方法和半导体器件
说明了一种用于在表面上固定半导体芯片的方法、一种用于制造半导体器件的方法以及一种半导体器件。
技术实现思路
至少一个实施方式的任务是说明一种用于在表面上固定半导体芯片的改进方法。至少一个实施方式的另一任务是说明一种用于制造半导体器件的改进方法。至少一个实施方式的又一任务是说明一种具有改进的特性的半导体器件。这些任务通过独立权利要求的主题来解决。其他实施方式是从属权利要求以及说明书的主题。说明了一种用于在表面上固定半导体芯片的方法。“固定”在这里和下文中应理解为利用所述方法实现了预先固定，该预先固定可以用作例如借助于焊接的导致永久固定的预备阶段。所述半导体芯片可以是例如光电子半导体芯片，例如LED芯片。根据一种实施方式，在所述方法中在所述半导体芯片的安装面上施加焊料连接。所述半导体芯片的安装面应理解为所述半导体芯片的应当施加到所述表面上的平面。因此，所述安装面还可以包括一个或多个连接焊盘，所述连接焊盘存在于所述半导体芯片的应当用于将所述半导体芯片固定所述表面上的侧上。所述焊料连接可以以层的形式施加到所述安装面上。这里和下文中，焊料连接应当理解为适合于焊接的材料。例如，该材料可以是纯金属以及合金。所述焊料连接可以直接沉积在晶片上。根据另一实施方式，在所述焊料连接的背离所述安装面的侧上施加金属粘接层。可以将所述金属粘接层整面地施加到所述焊料连接的区域上。金属粘接层在这里和下文中应理解为包含以下材料的层，所述材料必要时在升高的温度的作用下展现出固定作用。所述固定作用或粘合作用例如可以通过表面张力产生，并且使得可以将所述半导体芯片保持在所述表面上的适当位置。根据另一实施方式，将所述表面预热至温度T1。这应理解为在施加所述半导体芯片之前加热所述半导体芯片应当施加在其上的表面，其中温度T1包括高于室温的温度。根据另一实施方式，将所述金属粘接层与经过预热的表面机械接触，其中所述金属粘接层在与经过预热的表面机械接触时至少部分熔化。因此，所述金属粘接层以固态与所述表面接触，并且当所述金属粘接层与经过预热的表面接触时至少部分熔化。由于所述表面升高的温度T1，对所述金属粘接层产生了温度作用，由此所述金属粘接层至少部分熔化并且从而可以展现其粘合作用。因此，通过针对性地设置所述表面的温度T1，所述金属粘接层可以变为至少部分液态，使得所述表面可以被所述金属粘接层至少部分地浸润。因此，所述粘合作用首先基于所述金属粘接层的至少部分熔体的表面张力。此外，所述表面可以具有表面焊盘，所述金属粘接层与所述表面焊盘机械接触。于是所述表面的预热还包括所述表面焊盘的预热。这里和下文中，术语“表面”也应理解为具有表面焊盘的表面，即使这未被特别提及。如果所述安装面也包括连接焊盘，则所述安装面被施加到所述表面上，使得连接焊盘和表面焊盘彼此相对，并且在所述方法之后的焊接之后可以在半导体芯片和表面之间形成接触部。根据另一实施方式，然后将所述表面冷却至室温，其中将所述半导体芯片至少部分冶金地连接到所述表面。因此，所述金属粘接层可以通过与经过预热的表面接触而至少部分地熔化，然后借助于表面张力将所述半导体芯片固定在所述表面上，在所述金属粘接层冷却并由此导致固化之后，粘合作用基于冶金连接，由此保证将所述半导体芯片固定在所述表面上。根据另一实施方式，说明了一种用于在表面上固定半导体芯片的方法，其中在所述半导体芯片的安装面上施加焊料连接，在所述焊料连接的背离安装面的侧上施加金属粘接层，将所述表面预热到温度T1，将所述金属粘接层与经过预热的表面机械接触，其中所述金属粘接层在与经过预热的表面机械接触时至少部分熔化，然后将所述表面冷却至室温，其中所述半导体芯片至少部分冶金地连接到所述表面。在所述方法中，可以有利地省去有机熔剂或粘合剂的使用，并且因此原则上可以避免后续器件中的有机污染。由此也避免了费事的清洁过程。在工业上常见的芯片组装中，使用具有一定粘接作用的熔剂以将所述半导体芯片保持在适当的位置，直到实际的焊接过程为止。但是，熔剂残留物通常必须通过在后的湿法化学清洁过程去除。清洁介质通常难以进入熔剂残留物，这使得对清洁作用的检查极为困难。这样的残留物也可能会阻碍以后要施加的材料（例如填料）的连接，从而损害所述材料的稳定作用。替代地，常规地也使用没有熔剂作用的临时粘合剂，但是所述临时粘合剂仅具有时间有限的粘合作用。过程技术上必须确保这样的粘合剂可以蒸发而不会留下任何残留物，否则可能导致与焊接过程发生不期望的相互作用。利用这里描述的方法可以避免这种有机污染和由此导致的清洁过程，这可以导致更简单执行的过程和在质量上改进的器件。根据另一实施方式，所述金属粘接层的固相线温度≤T1。这里和下文中，固相线温度应理解为金属或合金开始熔化时所述金属或合金的温度。因此，如果所述金属粘接层的固相线温度≤T1，则当所述粘接层与经过预热的表面接触时，所述粘接层可以至少部分熔化。如果用S1表示所述金属粘接层的固相线温度，则下式成立：S1≤T1≤S1+30°C。在该温度范围内可以实现所述金属粘接层的至少部分熔化，并且在此过程中可以避免所述焊料连接的额外熔化。特别地，可以选择所述金属粘接层的组成，使得其具有宽的熔化范围。这应理解为固相线温度S1和液相线温度（即材料完全熔化时的温度）之间存在很大一段距离。根据另一实施方式，所述焊料连接的固相线温度>T1。这样的温度使得所述焊料连接在所述金属粘接层冶金连接到所述表面期间能够保持固态。根据另一实施方式，在所述焊料连接和所述金属粘接层之间施加阻挡层。这样的阻挡层可以防止所述焊料连接和所述金属粘接层的材料（例如通过扩散的方式）混合。因此，所述阻挡层也可以称为分离层。根据另一实施方式，所述焊料连接具有Sn或基于Sn的合金或由Sn或基于Sn的合金组成。基于Sn的合金在这里和下文中应理解为包含Sn作为主要成分的合金。这样的合金可以是例如SnAg或SnAgCu。在此，SnAg合金可以包含例如份额为1至4质量％的Ag。根据另一实施方式，所述金属粘接层具有选自由SnIn、SnBi和In构成的组的材料。这样的金属或合金在所述方法中可以很好地形成部分熔体或熔体，以便借助于表面张力将所述半导体芯片保持并固定在所述表面上的适当位置。根据另一实施方式，所述阻挡层具有选自由Ti和Ni构成的组的材料。由这样的材料制成的层可以特别好地防止所述焊料连接和所述金属粘接层的材料扩散，并且同时可以在所述方法之后的焊接步骤中予以溶解。根据另一实施方式，将所述焊料连接以电镀的方式沉积到所述安装面上。此外，可以以从20μm至50μm的范围内选择的厚度施加所述焊料连接。根据另一实施方式，所述金属粘接层被蒸镀上或溅镀上。此外，可以以从1μm至5μm的范围内选择的厚度来施加所述金属粘接层。因此，所述金属粘接层的厚度比所述焊料连接的厚度小大约一个数量级。这导致所述金属粘接层在由焊料连接和金属粘接层组成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在表面（20）上固定半导体芯片（10）的方法，/n其中在所述半导体芯片（10）的安装面上施加焊料连接（30），/n在所述焊料连接（30）的背离所述安装面的侧上施加金属粘接层（40），/n将所述表面（20）预热到温度T1，将所述金属粘接层（40）与经过预热的表面（20）机械接触，其中所述金属粘接层（40）在与经过预热的表面（20）机械接触时至少部分熔化，然后将所述表面（20）冷却至室温，其中所述半导体芯片（10）至少部分冶金地连接到所述表面（20）。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180612 DE 102018114013.41.一种用于在表面（20）上固定半导体芯片（10）的方法，
其中在所述半导体芯片（10）的安装面上施加焊料连接（30），
在所述焊料连接（30）的背离所述安装面的侧上施加金属粘接层（40），
将所述表面（20）预热到温度T1，将所述金属粘接层（40）与经过预热的表面（20）机械接触，其中所述金属粘接层（40）在与经过预热的表面（20）机械接触时至少部分熔化，然后将所述表面（20）冷却至室温，其中所述半导体芯片（10）至少部分冶金地连接到所述表面（20）。


2.根据前述权利要求所述的方法，其中，所述金属粘接层（40）的固相线温度≤T1。


3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述焊料连接（30）的固相线温度>T1。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述焊料连接（30）和所述金属粘接层（40）之间施加阻挡层（50）。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述焊料连接（30）具有Sn或基于Sn的合金或由Sn或基于Sn的合金组成。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述金属粘接层（40）具有选自由SnIn、SnBi和In构成的组的材料。


7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其中，所述阻挡层（50）具有选自由Ti和Ni构成的组的材料。


8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述焊料连接（30）以电镀的方式沉积到所述安装面上。


9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，以从20μm至50μm的范围中选择的厚度来施加所述焊料连...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·穆勒，H·克拉森，M·豪夫曼，
申请(专利权)人：欧司朗OLED股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE