[發(fā)明專利]一種用于銀燒結(jié)的復(fù)合焊片結(jié)構(gòu)及其制備方法

有效

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• 申請日: 2022-12-31
• 公開（公告）號: CN115863295B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王斌;歐陽鵬;朱凱;張進;葛荘
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇富樂華功率半導(dǎo)體研究院有限公司
• 主分類號: H01L23/492
• 分類號: H01L23/492;H01L21/48
• 代理公司: 北京華際知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11676
• 代理人: 張強

本發(fā)明公開了一種用于銀燒結(jié)的復(fù)合焊片結(jié)構(gòu)及制備方法，涉及半導(dǎo)體制備技術(shù)領(lǐng)域，旨在解決目前納米銀漿制備成本高，可靠性低的問題，其技術(shù)方案要點是：一種用于銀燒結(jié)的復(fù)合焊片結(jié)構(gòu)，包括自上而下依次設(shè)置的銀鹽復(fù)合膜層、銀箔層、銀鹽復(fù)合膜層。本發(fā)明的一種用于銀燒結(jié)的復(fù)合焊片結(jié)構(gòu)及制備方法，制備成本低，能夠提高Ag連接的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制備領(lǐng)域，更具體地說，它涉及一種用于銀燒結(jié)的復(fù)合焊片結(jié)構(gòu)及制備方法。

背景技術(shù)

第三代半導(dǎo)體材料在許多應(yīng)用領(lǐng)域擁有Si半導(dǎo)體材料無法比擬的優(yōu)點：如具有高擊穿電場、高飽和電子速度、高熱導(dǎo)率、高電子密度、高遷移率等特點，可實現(xiàn)高壓、高溫、高頻、高抗輻射能力。此外，第三代半導(dǎo)體材料還具有廣泛的基礎(chǔ)性和重要的引領(lǐng)性。從目前第三代半導(dǎo)體材料和器件的研究來看，較為成熟的是氮化鎵(GaN)和碳化硅(SiC)半導(dǎo)體材料，也是最具有發(fā)展前景的兩種材料。

目前SiC已應(yīng)用于新能源電動車用半導(dǎo)體器件當中，基于SiC的上述優(yōu)勢，在新型半導(dǎo)體器件當中，作為與SiC芯片相匹配的先進連接技術(shù)為新一代銀納米燒結(jié)技術(shù)，主要優(yōu)勢為納米銀顆粒的尺寸效應(yīng)帶來的低熔點焊接，高熔點服役特性，是先進的電子器件封裝連接材料。然而，銀燒結(jié)技術(shù)成本過高，1克納米銀漿的價格遠遠溢價Ag價格數(shù)倍；納米銀漿料需要特殊的存儲環(huán)境，一般需要低溫保存；芯片與絕緣基板的連接采用銀燒結(jié)技術(shù)需要復(fù)雜的儀器設(shè)備，大多數(shù)情況下，需要加壓5～40Mpa才能實現(xiàn)有效可靠的連接，對芯片加壓燒結(jié)將可能帶來芯片的物理損傷的風(fēng)險。基于以上原因，納米銀漿連接技術(shù)目前主要應(yīng)用于高端功率半導(dǎo)體器件當中，無法普遍適用。

第三代半導(dǎo)體技術(shù)迅猛發(fā)展，其功率器件技術(shù)上朝著大功率、高功率密度、高壓、大電流方向發(fā)展，其應(yīng)用趨勢將越來越普及，對封裝連接技術(shù)、封裝連接材料需求越來越高，低成本，高可靠性的芯片連接材料與技術(shù)亟待開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于銀燒結(jié)的復(fù)合焊片結(jié)構(gòu)及制備方法，其制備的銀燒結(jié)復(fù)合焊片，其表面為銀鹽復(fù)合膜層在芯片連接過程中，直接分解及還原為Ag顆粒，滿足Ag連接的高可靠性。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：一種用于銀燒結(jié)的復(fù)合焊片結(jié)構(gòu)，包括自上而下依次設(shè)置的銀鹽復(fù)合膜層、銀箔層、銀鹽復(fù)合膜層。

本發(fā)明進一步設(shè)置為：所述銀鹽復(fù)合層的種類為：氯化銀、溴化銀、碘化銀、碳酸銀、檸檬酸銀、醋酸銀、甲酸銀、硫酸銀、硝酸銀中的一種或多種組合的混合銀鹽。

本發(fā)明進一步設(shè)置為：所述銀鹽復(fù)合膜層厚度為2.5-10μm。

本發(fā)明進一步設(shè)置為：所述銀箔層為退火后的軟態(tài)銀箔，Ag含量≥99.9％，厚度10～40μm。

本發(fā)明同時提供一種用于銀燒結(jié)的復(fù)合焊片的制備方法，其包括以下步驟：

A電解液組成配置：以去離子水為溶劑，添加復(fù)合鹽，攪拌溶解配置而成；，陽離子為H⁺、Na⁺、K⁺、Mg²⁺中的一種或多種組合；

B電化學(xué)電解：將步驟A中的電解液置于電解槽中，陰極與陽極均與銀箔連接，遮光與超聲波振動條件下，在陽極與陰極間施加1.0～10.0V直流電壓，電流密度0.5～5.0A/dm²，保持時間為3～10min，在陽極獲得附著銀鹽復(fù)合膜層的銀箔；

C干燥烘干：將步驟B中的附著銀鹽復(fù)合膜層的銀箔，經(jīng)純水洗、無水乙醇浸洗后，在遮光條件下轉(zhuǎn)移至烘箱進行干燥，即獲得銀焊片。