金／硅共晶芯片键合方法技术

本发明专利技术涉及一种直接金／硅共晶芯片键合方法，该方法包括芯片键合区镀金，将晶片研磨到所需要的厚度，研磨步骤后的晶片切割，拾取芯片，和在高于金／硅共晶温度的温度下将芯片附贴到芯片键合区的各个步骤。对于较薄的晶片采用研磨前切割工艺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种将半导体芯片键合到封装中的方法，更具体地涉及一 种直接金/硅共晶键合方法。
技术介绍
常规的芯片键合方法包括对用于将硅芯片(带有或不带有背面金属 化)附贴到衬底的材料的宽泛的选择。这些材料包括硬性的和软性的焊料,导电环氧树脂以及金/硅共晶合金。金/硅共晶合金是对于诸如SOT-23和 SOT-363的小封装的最佳选择并且甚至是对于诸如SOT-563和SOT-623的更小封装的唯一选择。常规的包括用金镀覆硅芯片的背面然后将芯 片加热到高于37(TC的共晶温度的温度以形成金/硅共晶合金。在大多数应 用中，夹层型结构的粘附层被用于提高金对硅芯片的粘附。然后芯片通过 将该金/硅共晶合金用作焊料的附加的加热步骤附贴到金属引线框或衬底 上。在金/硅共晶合金层上可以淀积附加的金层并且该金或金合金预制层可 以用于促进芯片键合。其他的常规技术包括将金/硅籽晶用作形成共晶键的 触媒以及应用通过金层中的硅注入产生的金/硅合金。垂直功率器件产品的不断提高的性能要求促使制造商应用更薄的晶 片工艺集成和装配这些器件。用金属镀覆薄晶片上形成的硅芯片的背面的 先有技术的方法表现出各种困难。因此需要一种简单而且不要求背面金属 化处理的芯片键合方法。还需要一种不要求预制层，共晶焊料或籽晶注入 的芯片键合方法。还进一步需要一种高成本效率以及提高器件产量的芯片 键合方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，其可解决把薄晶 片上形成的垂直功率器件键合到封装衬底相关的各种问题，克服
技术介绍
中所述的缺陷。为达上述目的，本专利技术提供一种，根据该方法: 引线框的芯片区首先被镀金；然后晶片被研磨到所需要的厚度并对其进行 切割，或者应用研磨前切割工艺在研磨到所需要的厚度之前先行切割；然 后从切割带上拾取芯片并在高于37(TC的金/硅共晶温度的预先定义的温 度下将其附贴到镀金的引线框芯片区，从而形成金/硅共晶合金。芯片背面 的硅和引线框表面的金能够在超声功率的帮助下并通过提高温度穿透氧 化硅层而形成金/硅共晶合金。根据本专利技术提供的一种，包括芯片键合区镀 金；将晶片研磨到所需要的厚度；研磨步骤后的晶片切割；拾取芯片；和 在高于金/硅共晶温度的温度下将芯片附贴到芯片键合区的各个步骤。根据本专利技术提供的另一种，包括芯片键合区 镀金；切割晶片；切割步骤后将晶片研磨到所需要的厚度；拾取芯片；和 在高于金/硅共晶温度的温度下将芯片附贴到芯片键合区的各个步骤。本专利技术提供不要求晶片背面金属化处理的，因 此该芯片键合方法是高成本效率的方法并且提供了经提髙的器件产量。上文虽然概括但已经描述了本专利技术的比较重要的特征，为的是能够更 好地理解下文对本专利技术的详尽叙述以及理解本专利技术对本
的贡献。 当然，本专利技术还有其他的特征，这些特征将在下文叙述并形成本文附后的 权利要求的主体内容。有关该方面，在详尽解释本专利技术的至少一个实施例之前，应该理解的 是，本专利技术在其应用中不限于下文叙述中阐明的或附图中图示的方法细 节，本专利技术能够有其他各个实施例并且能够以各种方式实施和进行。还有， 应该理解的是，本文采用的措辞和术语以及摘要用于叙述的目的，不应将 其理解为限制。因此，本
的熟练人员将理解的是，本专利技术根据的原理可以容 易地用作设计实现本专利技术的数个目的的其他结构，方法和系统的基础。因 此，重要的是所述权利要求应被理解为包括不背离本专利技术的精神和范围的 这样的各种等效构造。本专利技术的这些和其他特征，方面和优点通过参考下列附图，叙述和权 利要求将得到更好的理解。附图说明图l是本专利技术提供的的流程图； 图2是本专利技术提供的替代的的流程图；和 图3是本专利技术提供的金/硅共晶层的被键合到引线框上的芯片的截面图。具体实施例方式以下结合图l-图3，详细说明本专利技术的较佳实施方式。本专利技术提供一种用于不需要晶片背面金属化处理而将芯片直接 附贴到镀金引线框的。参考图1，本专利技术的方法100包括引线框的芯片区镀金的步骤 110。在步骤120，将垂直功率MOSFET硅晶片的背面研磨到例如8mil (密耳)的所需要的厚度。然后在步骤130切割晶片。然后在步骤 140从切割带上拾取芯片并在高于370。C的金/硅共晶温度的预先定义 的温度下将芯片附贴到芯片区从而形成金/硅共晶合金。芯片背面的 硅和引线框芯片区表面的金能够在足够高的温度下通过刻蚀或超声 功率穿透氧化硅层以形成共晶合金。实验结果显示，对于0.5mmX0.5mm的芯片尺寸，420。C的温度 足以达到金/硅共晶键合。对于l.OmmXl.Omm和对于2.0mmX2.0mm 的芯片尺寸，44(TC的温度是充分的。图3显示芯片305和引线框310 之间形成的金/硅共晶键合300的截面图。如图2所示，本专利技术的替代方法200包括引线框的芯片区镀金的 步骤210。诸如通过研磨前切割工艺，在步骤220,将垂直功率 MOSFET晶片从顶表面307切割到比精整芯片的所需要的厚度深但 比晶片厚度浅的预定深度以使芯片不分离，在步骤230，将晶片的背 面研磨到所需要的厚度。晶片可以研磨到3和4mil之间的厚度或小 于切割深度的任何所需要的厚度从而分离芯片。或者晶片可以在研磨 前先切透然后将芯片分离。最后，在步骤240，从切割带上拾取芯片 并在高于37(TC的金/硅共晶温度的预先定义的温度下将芯片附贴到 芯片区从而形成金/硅共晶合金。芯片背面的硅和引线框芯片区表面 的金能够在足够高的温度下通过刻蚀或超声功率穿透氧化硅层以形 成共晶合金。本专利技术提供不要求晶片背面金属化处理的金/硅共晶芯片键合方 法，因此该芯片键合方法是高成本效率的方法并且提供了经提高的器 件产量。当然，应该理解的是，上文涉及了本专利技术的优选实施例并且可以 进行各种修改而不背离在附后的权利要求中阐明的本专利技术的精神和 范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金／硅共晶芯片键合方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：芯片键合区镀金；将晶片研磨的所需要的厚度；研磨步骤后切割晶片；拾取芯片；和在高于金／硅共晶温度的温度下将芯片附贴到芯片键合区。

【技术特征摘要】
US 2006-11-27 11/605,8311.一种金/硅共晶芯片键合方法，其特征在于，该方法包括下列步骤芯片键合区镀金；将晶片研磨的所需要的厚度；研磨步骤后切割晶片；拾取芯片；和在高于金/硅共晶温度的温度下将芯片附贴到芯片键合区。2. 如权利要求1所述的金/硅共晶芯片键合方法，其特征在于，所述 的芯片包括垂直功率器件。3. 如权利要求1所述的金/硅共晶芯片键合方法，其特征在于，所述 的芯片为0.5mmX0.5mm的芯片，温度为420'C。4. 如权利要求1所述的金/硅共晶芯片键合方法，其特征在于，所述 的芯片为1.0mmX1.0mm的芯片，温度为44(TC。5. 如权利要求1所述的金/硅共晶芯片键合方法，其特征在于，所述 的芯片为2.0mmX2.0mm的芯片，温度为440'C。6. —种金/硅共晶芯片键合方法，其特征在于，该方法包括下列步骤: 芯片...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯，孙明，
申请(专利权)人：万国半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：BM[百慕大]