[發明專利]接合半導體器件和散熱安裝座的銀銦瞬態液相方法及有銀銦瞬態液相接合接頭的半導體結構

在審

• 申請號: 201980002092.8
• 申請日: 2019-05-07
• 公開（公告）號: CN112204731A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 霍永雋;李金忠
• 申請（專利權）人: 萊特美美國股份有限公司
• 主分類號: H01L23/36
• 分類號: H01L23/36
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 劉倜

1.一種接合半導體器件和散熱安裝座的Ag-In瞬態液相TLP方法，包括：

在半導體器件的底側形成第一接合結構，包括：

在半導體器件的底部上形成第一Ag TLP接合層；在散熱安裝座的頂側形成第二接合結構，包括：

在散熱安裝座的頂部上形成具有第二Ag TLP接合層的多層結構，在Ag TLP接合層的頂部上形成中間瞬態AgIn₂IMC金屬間化合物層，在中間瞬態AgIn₂IMC層的頂部上形成In TLP接合層，以及在In TLP接合層的頂部上形成抗氧化AgIn₂IMC覆蓋層；在第一接合結構和第二接合結構上執行Ag-In接合工藝，從而將第一接合結構和第二接合結構轉化成接合接頭，所述接合接頭包括具有與所述半導體器件接觸的第一Ag-In固溶體層、與所述散熱安裝座接觸的第二Ag-In固溶體層以及被所述第一Ag-In固溶體層和所述第二Ag-In固溶體層夾在中間的Ag₂In IMC層的夾心接合結構，使得所述接合接頭連接所述半導體器件和所述散熱安裝座，并且Ag₂In IMC層的厚度大于所述第一Ag-In固溶體層的厚度，以及Ag₂In IMC層的厚度大于所述第二Ag-In固溶體層的厚度。

2.如權利要求1所述的方法，其中在所述半導體器件的所述底側形成所述第一接合結構的整個步驟在僅單一的不間斷的真空循環下通過PVD物理氣相沉積被執行。

3.如權利要求1所述的方法，其中在所述半導體器件的所述底側形成所述第一接合結構的步驟還包括：

在所述半導體器件的所述底部上形成所述第一Ag TLP接合層的步驟之后，對所述第一接合結構和所述半導體器件執行退火工藝過程。

4.如權利要求1所述的方法，其中在所述散熱安裝座的所述頂側形成所述第二接合結構的整個步驟在僅單一的不間斷的真空循環下通過PVD被執行。

5.如權利要求1所述的方法，還包括：

在所述散熱安裝座的所述頂側形成所述第二接合結構之后和在對所述第一接合結構和所述第二接合結構執行Ag-In接合工藝之前，在低于-20℃的溫度下存儲具有第二接合結構的所述散熱安裝座。

6.如權利要求1所述的方法，其中形成所述多層結構的步驟包括：

在所述散熱安裝座的頂部上形成初始Ag TLP接合層；

在形成所述初始Ag TLP接合層之后，在所述初始Ag TLP接合層的頂部上形成初始InTLP接合層，使得所述初始Ag TLP接合層的一部分與所述初始In TLP接合層的一部分反應，從而在所述第二Ag TLP接合層和所述In TLP接合層的界面處形成中間瞬態AgIn₂IMC層；以及

在所述初始In TLP接合層的頂部上形成Ag抗氧化覆蓋層，使得所述初始In TLP接合層的另一部分與所述Ag抗氧化覆蓋層反應，從而形成所述抗氧化AgIn₂IMC覆蓋層。

7.如權利要求6所述的方法，其中在所述初始Ag TLP接合層的所述頂部上形成所述初始In TLP接合層的步驟以從4nm/s至5nm/s范圍的速率通過PVD被執行。

8.如權利要求6所述的方法，其中形成所述抗氧化AgIn₂IMC覆蓋層的步驟包括形成具有約Ag抗氧化覆蓋層的三倍厚的厚度的所述抗氧化AgIn₂IMC覆蓋層。

9.如權利要求6所述的方法，其中在所述散熱安裝座的頂部上形成所述初始Ag TLP接合層的步驟在僅單一的不間斷的真空循環下通過PVD被執行。