[發明專利]一種共晶焊的硅金屬化的金屬件及其金屬化工藝

有效

• 申請號: 201310550563.3
• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN103579158A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 徐謙剛;張志向;杜林德;蒲耀川;薛建國;王麗華
• 申請（專利權）人: 天水天光半導體有限責任公司
• 主分類號: H01L23/488
• 分類號: H01L23/488;B32B15/01;H01L21/60
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 孫惠娜

技術領域

本發明涉及共晶焊工藝技術領域，具體涉及一種共晶焊的硅金屬化的金屬件，本發明還涉及共晶焊的硅金屬化的金屬件的金屬化工藝。

背景技術

??共晶焊又稱低熔點合金焊接。共晶合金的基本特性是：兩種不同的金屬可在遠低于各自的熔點溫度下按一定重量比例形成合金。在微電子器件中最常用的共晶焊是把硅芯片焊到鍍金或銅的底座或引線框架上去，即“金-硅共晶焊”。眾所周知，金的熔點1063℃，而硅的熔點更高，為1414℃。但是如果按照重量比為2.85％的硅和97.15％的金組合，就能形成熔點為363℃的共晶合金體，這就是金硅共晶焊的理論基礎。目前的硅金屬化都采用背面蒸發純金，砷金等工藝，這些工藝的缺點主要為成本較高，蒸發純金，砷金4英寸晶片單片成本150元。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中的缺點而提供一種降低共晶焊工藝過程中硅芯片與框架孔洞率和金屬結構成本、提高焊接良率和焊接拉力的共晶焊的硅金屬化的金屬件。

本發明所要解決的另一技術問題是提供上述共晶焊的硅金屬化的金屬件的金屬化工藝。

為解決本發明的技術問題采用如下技術方案：

一種共晶焊的硅金屬化的金屬件，襯底為硅片，第四層為Ti金屬層，第三層為Ni金屬層，第二層為SnAg合金層，頂層為Au金屬層。

一種共晶焊的硅金屬化的金屬件，第四層Ti金屬層厚度為1000±100????????????????????????????????????????????????，第三層Ni金屬層厚度為3000±100，第二層SnAg合金層厚度為12000±900，頂層Au金屬層厚度為2000±100。

一種共晶焊的硅金屬化的金屬件的金屬化工藝，其步驟為：

a、襯底硅片處理，硅片先正面貼膜后背面減薄到220±5um，然后背面依次去應力腐蝕、去污腐蝕液腐蝕、HF腐蝕后正面去膜，甩干后待用；

b、Ti金屬蒸發：將按步驟a處理過的襯底硅片在200±10℃恒溫烘烤10分鐘，然進行Ti金屬的蒸發，Ti金屬蒸發層厚度為1000±100，蒸發速率為10±5/S；

c、Ni金屬蒸發：完成步驟b的具有Ti金屬層的襯底硅片放入真空室中自然降溫到180±5℃，然后進行Ni金屬的蒸發，Ni金屬蒸發層厚度為3000±100，蒸發速率為10±5/S；

d、SnAg合金蒸發：完成步驟c?的Ni金屬蒸發后，將具有Ti金屬層和Ni金屬層的襯底硅片放入真空室自然降溫到150±5℃，然后進行SnAg合金蒸發，SnAg合金蒸發采用蒸發舟工藝，蒸發舟蒸發兩種金屬的合金，可將合金均勻蒸鍍到硅片表面，SnAg合金蒸發層厚度為12000±900，其中SnAg合金是采用Sn金屬和Ag金屬均勻混合制做成的合金塊金屬，其中Sn金屬和Ag金屬的質量分數為Sn?55-65%、Ag35-45%；

e、Au金屬蒸發：將完成SnAg合金層蒸發的襯底硅片放入真空室溫度自然降到90±5℃，然后進行Au金屬的蒸發，Au金屬蒸發層厚度為2000±100，蒸發速率15±5/S?。

所述步驟d中SnAg合金蒸發采用蒸發舟工藝，其中SnAg合金共三個蒸發舟蒸發，每個蒸發舟蒸發SnAg合金厚度為4000±300，三個蒸發舟共蒸發SnAg合金厚度為12000±900。

所述步驟a為硅片先正面貼膜后背面減薄到220±5um，然后背面在HNO₃：HF：HAC：H₂O=40：1：2：20的溶液中去應力腐蝕5分鐘，沖水10分鐘，在H₂O：NH₄F：H₂O₂=10：1：1的溶液中去污腐蝕液腐蝕5分鐘，沖水10分鐘，在NH₄F：HF=10：1溶液中清洗5分鐘，沖水10分鐘，在H₂O：HF=100：1溶液中腐蝕5分鐘，沖水10分鐘后正面去膜，甩干后待用。