[發明專利]一種半導體器件和熱沉鍵合的方法

有效

• 申請號: 202110894124.9
• 申請日: 2021-08-05
• 公開（公告）號: CN113345809B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 楊國文;王希敏
• 申請（專利權）人: 度亙激光技術（蘇州）有限公司
• 主分類號: H01L21/50
• 分類號: H01L21/50;H01L23/373;B23K1/00
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 張洋

本申請提供一種半導體器件和熱沉鍵合的方法，涉及半導體技術領域，包括襯底上形成外延層；外延層形成至少一個電流注入區和位于電流注入區兩側的非電流注入區，電流注入區和非電流注入區之間形成有隔離區；外延層上形成金屬層，金屬層覆蓋電流注入區、非電流注入區和隔離區；金屬層上形成多個導電導熱結構，相鄰導電導熱結構之間有間隙，每個非電流注入區上都設有多個導電導熱結構；多個導電導熱結構上形成焊接層，焊接層覆蓋導電導熱結構、間隙和金屬層；焊接熱沉和焊接層。導電導熱結構保證電流注入區不受力，焊接熱沉時，減少焊接應力集聚；金屬層和導電導熱結構的形成，減小熱沉和半導體器件焊接應力，減少或避免焊接使半導體器件局部扭曲。

技術領域

本申請涉及半導體技術領域，具體涉及一種半導體器件和熱沉鍵合的方法。

背景技術

半導體器件工作時會產生熱量，為能使半導體器件及時散熱以保證半導體器件的性能，常采用熱沉對半導體器件散熱，將半導體器件和熱沉以焊接的方式鍵合，達到半導體器件散熱的目的。

但是一般的半導體器件薄且細長，在鍵合到熱沉上時，半導體器件和熱沉焊接產生的一些應力很容易對半導體器件造成局部扭曲，半導體器件扭曲后就會影響半導體器件的偏振性能，嚴重時還可能導致半導體器件裂紋或斷裂。

發明內容

本申請實施例的目的在于提供一種半導體器件和熱沉鍵合的方法，能夠減小半導體器件和熱沉焊接的鍵合力，提高半導體器件的性能。

本申請實施例的一方面，提供了一種半導體器件和熱沉鍵合的方法，包括襯底上形成外延層；所述外延層形成至少一個電流注入區和位于所述電流注入區兩側的非電流注入區，所述電流注入區和所述非電流注入區之間形成有隔離區；所述外延層上形成金屬層，所述金屬層覆蓋所述電流注入區、所述非電流注入區和所述隔離區；所述金屬層上形成多個導電導熱結構，相鄰所述導電導熱結構之間有間隙，每個所述非電流注入區上都設有多個所述導電導熱結構；多個所述導電導熱結構上形成焊接層，所述焊接層覆蓋所述導電導熱結構、所述間隙和所述金屬層；焊接熱沉和所述焊接層。

導電導熱結構的設置，是為了保證電流注入區不受力，在后續焊接熱沉的時候，通過焊接層焊料的流動，焊料填充進相鄰導電導熱結構的間隙，使焊料能夠包覆整個導電導熱結構，可以減少焊接時應力集聚和受力不均勻的情況；通過金屬層和導電導熱結構的形成，減小熱沉和半導體器件焊接時的應力，減少或避免焊接使半導體器件局部扭曲，提高半導體器件的性能和可靠性。

可選地，所述外延層形成至少一個電流注入區和位于所述電流注入區兩側的非電流注入區，所述電流注入區和所述非電流注入區之間形成有隔離區包括：所述外延層上形成第一光阻層；通過曝光、顯影形成開口，所述外延層經所述開口露出；刻蝕露出的所述外延層；去除所述第一光阻層，所述開口形成所述隔離區；所述外延層上形成絕緣介質膜層；所述絕緣介質膜層上形成第二光阻層；通過曝光、顯影露出待注入區；刻蝕所述待注入區的絕緣介質膜層；去除所述第二光阻層，所述待注入區形成所述電流注入區，其余的所述絕緣介質膜層區域形成所述非電流注入區。

可選地，所述金屬層上形成多個導電導熱結構，相鄰所述導電導熱結構之間有間隙，每個所述非電流注入區上都設有多個所述導電導熱結構包括：形成掩膜結構；其中，所述掩膜結構上具有通孔；向所述掩膜結構的通孔內加入填充液以形成所述導電導熱結構；取下所述導電導熱結構，排列在所述金屬層上。

掩膜結構的通孔的形狀和導電導熱結構的結構匹配，向通孔內注入填充液，再通過烘干、加熱，使填充液形成導電導熱結構。

可選地，所述通孔為橫截面為梯形的通孔，所述通孔的側壁為凸向所述通孔軸線的圓弧面。

通孔的形狀是為了和導電導熱結構的結構匹配，通孔為橫截面為梯形的通孔，使形成的導電導熱結構也為包括大端面和小端面的截面積為梯形的結構，導電導熱結構之間的空隙則形成為上面小、下面大的截面結構，這樣能夠更好實現焊料的卡合；通孔的側壁為凸向通孔軸線的圓弧面，便于后續轉印時脫模。