电子装置和制造电子装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电子装置和制造电子装置的方法，一种半导体装置包括导电载体和设置在所述载体上的半导体芯片。所述半导体装置还包括设置在所述载体和所述半导体芯片之间的多孔扩散焊料层。

【技术实现步骤摘要】
电子装置和制造电子装置的方法
本专利技术涉及将半导体芯片接合(bond)在载体上的技术，更具体地，涉及扩散焊接的技术。
技术介绍
半导体装置制造商不断努力以改进他们的产品的性能，同时降低他们的制造成本。在半导体装置的制造中的成本密集的区域是对半导体芯片进行封装。如本领域的技术人员已知的，在晶圆上制作集成电路，随后这些晶圆被单个化(singulate)以生产半导体芯片。随后，可以在导电载体上安装半导体芯片。希望在导电载体上安装的半导体芯片从而以高产量和低成本提供低应力、机械稳定以及高导热性和高导电性的接合。
技术实现思路
本文提供了一种半导体装置，该半导体装置包括：导电载体；半导体芯片，设置在载体上；以及多孔扩散焊料层，设置在载体和半导体芯片之间。优选地，多孔扩散焊料层包括具有金属间相的颗粒。优选地，颗粒包括从由银、铜、金和铟构成的组中选择的第一金属成分，以及从由锡和锌构成的组中选择的第二金属成分。优选地，多孔扩散焊料层包括第一金属成分的重量百分比是50％至75％并且第二金属成分的重量百分比是25％至50％的化学组合物。优选地，多孔扩散焊料层的颗粒被烧结或相互扩散。优选地，半导体装置进一步包括设置在载体和多孔扩散焊料层之间的第一中间层，其中，第一中间层包括锡或锌。优选地，第一中间层包括由防锈层形成的表面。优选地，多孔扩散焊料层包括在从1μm到50μm的范围内的厚度。优选地，载体是引线框。优选地，半导体装置进一步包括设置在多孔扩散焊料层和半导体芯片之间的第二中间层，其中，第二中间层包括烧结的或相互扩散的金属层。本文还提供了一种半导体布置，该半导体布置包括：半导体本体；以及焊料膏层，设置在半导体本体的至少一个主表面的上方，焊料膏层包括从由银、铜、金和铟构成的组中选择的第一金属成分的第一颗粒；从由锡和锌构成的组中选择的第二金属成分的第二颗粒；以及埋设有第一颗粒和第二颗粒的聚合物材料。优选地，聚合物材料包括B阶段聚合物材料。优选地，B阶段聚合物材料被预固化。优选地，聚合物材料是溶剂或液体。优选地，溶剂或液体在预固化期间可蒸发。优选地，焊料膏层的总金属贡献包括第一金属成分的重量百分比是50％至75％并且第二金属成分的重量百分比是25％至50％的化学组合物。本文还提供了一种在导电载体上接合半导体芯片的方法，该方法包括：在导电载体上形成焊料膏层，焊料膏层包括第一金属成分的第一颗粒和第二金属成分的第二颗粒；将半导体芯片放置在焊料膏层上；以及加热焊料膏层，从而将焊料膏层转换成多孔扩散焊料层中。优选地，在加热期间对焊料膏层施加的最高温度小于220℃。优选地，方法进一步包括在加热期间对焊料膏层施加外部压力。优选地，外部压力在从3MPa到40MPa的范围内。优选地，焊料膏层进一步包括埋设有第一颗粒和第二颗粒的聚合物材料。优选地，第一颗粒包括从由银、铜、金和铟构成的组中选择的第一金属成分，以及从由锡和锌构成的组中选择的第二金属成分。本文还提供了一种提供具有焊料膏的半导体芯片的方法，该方法包括：将包括第一金属成分的第一颗粒、第二金属成分的第二颗粒以及B阶段聚合物材料的焊料膏层涂覆在晶圆表面上；加热焊料膏层以预固化B阶段聚合物材料；以及将晶圆单个化为多个半导体芯片。优选地，涂覆焊料膏层包括印刷、箔剥离、分配、旋涂或溅射。优选地，焊料膏层的总金属贡献包括第一金属成分的重量百分比是50％至75％并且第二金属成分的重量百分比是25％至50％的化学组合物。本文还提供了一种半导体装置，该装置包括导电载体；半导体芯片，设置在载体上；焊料层，设置在载体和半导体芯片之间，其中，半导体芯片具有邻近焊料层的多孔结构。优选地，多孔结构是多孔硅层或多孔陶瓷层。附图说明附图被包括以提供对实施方式的进一步理解并且被结合到本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出了实施方式并且与描述一起用于说明实施方式的原理。因为其他实施方式和实施方式的多个预期的优点通过参考以下具体实施方式而变得更好理解，所以将更容易地理解它们。附图的元件不需要相对彼此按比例绘制。相同的参考标号表示对应的相似部件。在附图和描述中，相同的参考标号通常用于指所有相同的元件。应注意，附图中示出的各种元件和结构无须按比例绘制。特征和/或元件主要为了清晰和易于理解而被示出为具有相对于彼此的特定尺寸；因此，在实际的实现中的相对尺寸可以与本文中示出的尺寸大不相同。图1A至图1E示意性地示出了将半导体芯片接合在导电载体上的方法的一个实施方式的截面图；图2A至图2D示意性地示出了将半导体芯片接合在导电载体上的方法的一个实施方式的截面图；图3A至图3D示意性地示出了将半导体芯片接合在导电载体上的方法的一个实施方式的截面图；图4A至图4D示意性地示出了设置具有多孔扩散焊料接合层的半导体芯片的方法的一个实施方式的截面图；图5A至图5C是在增大放大率的情况下的多孔扩散焊料层的截面电子显微镜图像；以及图6A至图6D示意性地示出了设置具有多孔接合层的半导体芯片的方法的一个实施方式的截面图。具体实施方式在以下具体实施方式中，对构成具体实施方式的一部分的附图进行了参照并且在附图中通过图示本专利技术可以实施的具体实施方式的方式来示出具体实施方式。鉴于此，将参照正在描述的附图的朝向来使用诸如“顶”、“底”、“前”、“后”、“领先”、“尾随”等的方向术语。因为实施方式的组件能够以多个不同的朝向放置，所以方向术语为了说明的目的而使用并且绝不作为限制。应当理解的是，在不偏离本专利技术的范围的情况下，可以采用其他实施方式并且可以做出结构或逻辑的改变。因此，以下具体实施方式不应当被认为是限制，而本专利技术的范围由所附权利要求来定义。应当理解的是，本文中描述的各种示例性实施方式的特性可以彼此合并，除非另有具体地指示。如在本说明书中采用的，术语“耦接”和/或“电耦接”并不意在表示元件必须直接耦接在一起的意思；可以在“耦接”或“电耦接”的元件之间设置中间元件。下面将描述包含半导体芯片的装置。具体地，可以涉及具有垂直结构的半导体芯片，即，可以这样一种方式来制作半导体芯片，使得电流能够在与半导体芯片的主表面垂直的方向上流动。具有垂直结构的半导体芯片在其两个主表面上(即在其顶侧和底侧上)具有电极。具体地，涉及功率半导体芯片。功率半导体芯片具有垂直的结构。该垂直的功率半导体芯片例如构造成功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(绝缘栅双极晶体管)、JFET(结栅场效应晶体管)、功率双极晶体管或功率二极管。例如，功率MOSFET的源电极和栅极电极可以位于一个主表面上，同时功率MOSFET的漏电极布置在另一个主表面上。半导体芯片不需由例如，硅、碳化硅、锗化硅、砷化镓的特定半导体材料制造，并且此外可以包含不是半导体的无机和/或有机材料。半导体芯片可以是不同的类型并且可以由不同的技术制造。半导体可以具有接触焊盘(或电极)，该接触焊盘允许与在半导体芯片中包括的集成电路进行电接触。接触焊盘包括应用到半导体芯片的半导体材料中的一个或多个金属层。金属层可以以任何所希望的几何形状以及任何所希望的材料组合物来制造。例如，金属层可以是覆盖区域的层的形式。能够形成扩散焊料接合的任何所需的金属(例如，铜、磷化镍、锡化镍、金、银、铂、钯)以及这些金属中的一种或多种的合金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，包括：导电载体；半导体芯片，设置在所述载体上；以及多孔扩散焊料层，设置在所述载体和所述半导体芯片之间。

【技术特征摘要】
2012.08.09 US 13/570,7831.一种半导体装置，包括：导电载体；半导体芯片，设置在所述载体上；多孔扩散焊料层，设置在所述载体和所述半导体芯片之间；以及第一中间层，设置在所述载体和所述多孔扩散焊料层之间，其中，所述第一中间层包括由防锈层形成的表面，其中所述多孔扩散焊料层包括具有金属间相的烧结的颗粒。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述烧结的颗粒包括从由银、铜、金和铟构成的组中选择的第一金属成分，以及从由锡和锌构成的组中选择的第二金属成分。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，所述多孔扩散焊料层包括所述第一金属成分的重量百分比是50％至75％并且所述第二金属成分的重量百分比是25％至50％的化学组合物。4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一中间层包括锡或锌。5.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述多孔扩散焊料层包括在从1μm到50μm的范围内的厚度。6.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述载体是引线框。7.根据权利要求1所述的半导体装置，进一步包括设置在所述多孔扩散焊料层和所述半导体芯片之间的第二中间层，其中，所述第二中间层包括烧结的或相互扩散的金属层。8.一种在导电载体上接合半导体芯片的方法，所述方法包括：在所述导电载体上覆盖第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈利勒·哈希尼，戈特弗里德·比尔，约阿希姆·马勒，伊万·尼基廷，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE