[發明專利]將導體焊接到鋁金屬化物

有效

• 申請號: 201810856761.5
• 申請日: 2018-07-31
• 公開（公告）號: CN109326530B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: A·海因里希;李五湖;R·奧特倫巴;W·賴斯;E·里德爾
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 周家新

一種將導體焊接到鋁金屬化物的方法包括：用替代金屬氧化物層或替代金屬合金氧化物層替代所述鋁金屬化物上的鋁氧化物層。然后，至少部分地還原所述替代金屬氧化物層中的或所述替代金屬合金氧化物層中的替代金屬氧化物。使用焊料材料將所述導體焊接到所述鋁金屬化物。

技術領域

本公開總體上涉及半導體器件制造中的焊接技術，特別涉及將導體焊接到鋁金屬化物的多個方面。

背景技術

焊接工藝廣泛用于半導體器件制造中，以用于各種目的，包括芯片結合、絲/夾/帶式結合、器件安裝等。多種焊料材料、助焊劑和焊接技術可供使用。焊接方法和焊接物質可以對半導體器件的成本、產量、性能和可靠性產生很大的影響。

鋁(Al)金屬化物的焊接需要施加高反應性的化學物質(助焊劑)以去除Al金屬化物上的高度穩定的Al₂O₃層。這種高反應性的化學物質與標準半導體制造工藝不相容。因此，目前在Al表面上的焊接限于半導體器件制造之外的應用。

發明內容

本公開的一個方面涉及一種將導體焊接到鋁金屬化物的方法。所述方法包括用替代金屬氧化物層或替代金屬合金氧化物層替代鋁金屬化物上的鋁氧化物層。替代金屬氧化物層或替代金屬合金氧化物層中的替代金屬氧化物至少部分地被還原。使用焊料材料將導體焊接到鋁金屬化物上。

本公開的另一個方面涉及一種將導體焊接到鋁金屬化物的方法。所述方法包括將助焊劑材料施加到鋁金屬化物上的鋁氧化物層。將焊料材料沉積在鋁金屬化物之上，其中，焊料材料具有按重量百分比(％重量)計為x％重量≤Zn≤100％重量的化學組成，其中，x＝10、30、50、70、90、95或100。然后，將導體焊接到鋁金屬化物上。

本公開的另一個方面涉及一種將導體焊接到鋁金屬化物的方法。所述方法包括經由等離子體工藝將鹵化物施加到鋁金屬化物上的鋁氧化物層，以產生鹵化鋁氧化物層。將焊料材料沉積在鹵化鋁氧化物層之上。然后，將導體焊接到鋁金屬化物上。

本公開的另一個方面涉及一種導體與鋁金屬化物焊接在一起的裝置。所述裝置包括沉積在鋁金屬化物之上的替代金屬層或替代金屬合金層，其中，替代金屬層或替代金屬合金層的替代金屬可以是Zn、Cr、Cu、Pb和Sn中的一種。所述裝置還包括布置在替代金屬層或替代金屬合金層與導體之間的焊料層。

附圖說明

包括附圖以提供對多個方面的進一步理解，附圖包括在說明書中并構成本說明書的一部分。附圖示出了本公開的各方面，并且與說明書一起用于解釋本公開的各方面的原理。其它方面和多個方面的許多預期優點將會更容易明白，這是因為通過參考以下詳細描述它們會變得更好理解。附圖的元件不一定相對于彼此成比例。相同的附圖標記可以指代相應的類似部件。應當理解，除非另有特別說明，否則下面描述的實施例的各種示例的特征可以彼此組合。

圖1A是示出了鋁金屬化物和鋁金屬化物上的鋁氧化物層的一個示例的剖視圖。

圖1B是示出了圖1A的鋁氧化物層的示例性活化過程的剖視圖。

圖1C是示出了用替代金屬氧化物層或替代金屬合金氧化物層對圖1A或圖1B的鋁氧化物層的示例性替代過程的剖視圖。

圖1D是示出了圖1C的替代金屬氧化物層或替代金屬合金氧化物層的示例性還原的剖視圖。

圖1E是示出了在圖1D的還原過程之后的鋁金屬化物的剖視圖。

圖1F是示出了將焊料沉積物示例性地施加在圖1E的鋁金屬化物之上的剖視圖。

圖1G是示出了將導體示例性地放置在圖1F的焊料沉積物上的剖視圖。

圖1H是示出了根據圖1G的放置在焊料沉積物上的導體的示例性焊接和冷卻的剖視圖。