[發(fā)明專利]連接散熱片和芯片的方法和芯片結構

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• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN114695287A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設計）人: 魏瀟赟;代兵;趙柯臣;鄧抄軍;楊勇
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司;哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/40
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 李芳

1.一種連接散熱片和芯片的方法，其特征在于，所述方法包括：

在散熱片的第一表面形成第一金屬層；

在芯片的第二表面形成第二金屬層；

在所述第一金屬層和所述第二金屬層中的至少一層上涂覆納米金屬顆粒粘接材料，形成納米金屬顆粒粘接材料層；

將所述散熱片和所述芯片相對重疊，使得所述納米金屬顆粒粘接材料層夾設于所述第一金屬層和所述第二金屬層之間；

對重疊在一起的所述散熱片和所述芯片加溫加壓，使得所述納米金屬顆粒粘接材料燒結，以將所述散熱片和所述芯片連接在一起。

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對重疊在一起的所述散熱片和所述芯片加溫加壓，包括：

在第一溫度下采用第一壓力對重疊在一起的所述散熱片和所述芯片加壓，保持第一時長；

在第二溫度下采用第二壓力對重疊在一起的所述散熱片和所述芯片加壓，保持第二時長；

其中，所述第一溫度不低于20℃，所述第一溫度低于所述第二溫度，所述第二溫度不高于260℃，所述第一壓力大于或者等于1個標準大氣壓，所述第一壓力小于所述第二壓力，所述第二壓力不超過20MPa，所述第一時長小于或等于所述第二時長。

3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，

所述第一溫度的取值范圍為40℃～100℃，所述第一壓力的取值范圍為0.3MPa～1MPa，所述第一時長為15分鐘～60分鐘；

所述第二溫度的取值范圍為180℃～260℃，所述第二壓力的取值范圍為1MPa～20MPa，所述第二時長為60分鐘～120分鐘。

4.根據(jù)權利要求1至3任一項所述的方法，其特征在于，在所述將所述散熱片和所述芯片相對重疊之前，所述方法還包括：

對所述納米金屬顆粒粘接材料層進行預烘干。

5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述預烘干的溫度為120℃～180℃，所述預烘干的時長為15分鐘～30分鐘。

6.根據(jù)權利要求1至5任一項所述的方法，其特征在于，所述散熱片為金剛石散熱片，所述第一表面的粗糙度為10nm～200nm。

7.根據(jù)權利要求1至6任一項所述的方法，其特征在于，所述納米金屬顆粒粘接材料層為納米銀顆粒粘接材料層、納米金顆粒粘接材料層或納米銅顆粒粘接材料層。

8.根據(jù)權利要求1至7任一項所述的方法，其特征在于，在所述散熱片和所述芯片相對重疊之后，位于所述第一金屬層和所述第二金屬層之間的納米金屬顆粒粘接材料層的厚度為5μm～40μm。

9.根據(jù)權利要求1至8任一項所述的方法，其特征在于，在形成所述第一金屬層和所述第二金屬層之前，所述方法還包括：

采用去離子水清洗所述散熱片和所述芯片；

采用濃度為1％的氫氟酸清洗所述散熱片和所述芯片；

采用王水清洗所述散熱片和所述芯片；

采用體積比為4:1的硫酸和雙氧水的混合液清洗所述散熱片和所述芯片；

采用體積比為1:1:5的氨氣、雙氧水和水的混合液清洗所述散熱片和所述芯片；

干燥清洗后的所述散熱片和所述芯片。

10.根據(jù)權利要求1至8任一項所述的方法，其特征在于，在形成所述第一金屬層和所述第二金屬層之前，所述方法還包括：

采用體積比為4:1的硫酸和雙氧水的混合液清洗所述散熱片和所述芯片；

采用去離子水沖洗清洗后的所述散熱片和所述芯片；

干燥沖洗后的所述散熱片和所述芯片。

11.根據(jù)權利要求1至10任一項所述的方法，其特征在于，所述第一金屬層包括依次層疊在所述第一表面的粘接子層和燒結子層，所述粘接子層采用以下材料中的任一種形成：鈦、鉻、鎳或釩；所述燒結子層采用以下材料中的任一種形成：金、銀或銅。