CN103963375A - 硅片背面金属化共晶结构及其制造工艺 - Google Patents

硅片背面金属化共晶结构及其制造工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN103963375A
CN103963375A CN201310033818.9A CN201310033818A CN103963375A CN 103963375 A CN103963375 A CN 103963375A CN 201310033818 A CN201310033818 A CN 201310033818A CN 103963375 A CN103963375 A CN 103963375A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon chip
silicon
back side
layer
alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310033818.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103963375B (zh
Inventor
冯异
陆宁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SUZHOU TONGGUAN MICROELECTRONICS Co Ltd
Original Assignee
SUZHOU TONGGUAN MICROELECTRONICS Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SUZHOU TONGGUAN MICROELECTRONICS Co Ltd filed Critical SUZHOU TONGGUAN MICROELECTRONICS Co Ltd
Priority to CN201310033818.9A priority Critical patent/CN103963375B/zh
Publication of CN103963375A publication Critical patent/CN103963375A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103963375B publication Critical patent/CN103963375B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Die Bonding (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Abstract

本发明公开了硅片背面金属化共晶结构及其制造工艺，其中硅片背面金属化共晶结构，包括设置在硅片上的Ti金属层、设置在Ti金属层上的Ni金属层、以及设置在Ni金属层上的Au-Sn合金共晶金属层。本发明通过多层金属代替单层的金砷合金或者纯金来作为硅片背面的金属镀层，能与硅片形成良好的欧姆接触；同时通过Sn-Au合金蒸发来产生共晶合金，具有无毒、成本低的优点。

Description

硅片背面金属化共晶结构及其制造工艺
技术领域
本发明涉及硅片背面金属化共晶结构及其制造工艺。
背景技术
共晶焊技术在电子封装行业得到广泛应用，如芯片与基板的粘接、基板与管壳的粘接、管壳封帽等等。与传统的环氧导电胶粘接相比，共晶焊接具有热导率高、电阻小、传热快、可靠性强、粘接后剪切力大的优点，适用于高频、大功率器件中芯片与基板、基板与管壳的互联。对于有较高散热要求的功率器件必须采用共晶焊接。共晶焊是利用了共晶合金的特性来完成焊接工艺的。
共晶合金具有以下特性：
(1)比纯组元熔点低，简化了熔化工艺；
(2)共晶合金比纯金属有更好的流动性，在凝固中可防止阻碍液体流动的枝晶形成，从而改善了铸造性能；
(3)恒温转变(无凝固温度范围)减少了铸造缺陷，如偏聚和缩孔；
(4)共晶凝固可获得多种形态的显微组织，尤其是规则排列的层状或杆状共晶组织，可成为优异性能的原位复合材料。
共晶是指在相对较低的温度下共晶焊料发生共晶物熔合的现象，共晶合金直接从固态变到液态，而不经过塑性阶段。其熔化温度称共晶温度。
通常使用的背面金属化共晶工艺用金砷合金或者纯金来作为背面金属镀层，通过退火工艺来实现背面金属的共晶合金化。因砷有剧毒，纯金价格又极其昂贵，所以都不是非常可取的工艺方案。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种无毒、成本低的硅片背面金属化共晶结构。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的技术方案是：硅片背面金属化共晶结构，包括设置在硅片上的Ti(钛)金属层、设置在Ti金属层上的Ni(镍)金属层、以及设置在Ni金属层上的Au-Sn(金-锡)合金共晶金属层。
硅片背面金属化共晶结构，还包括设置在Au-Sn合金共晶金属层上的Au(金)金属层。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供能够制造无毒、成本低的硅片背面金属化共晶结构的工艺。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的第一种技术方案是：硅片背面金属化共晶结构的制造工艺，包括以下步骤：
①通过减薄设备，将硅片减薄；
②将减薄后的硅片放入腐蚀槽中，通过硅腐蚀和二氧化硅腐蚀的方法对减薄后的硅片进行清洁；
③将清洁后的硅片送入用于背金蒸发炉中，背金蒸发炉按照以下顺序蒸发金属：第一层Ti、第二层Ni、第三层Au-Sn合金。
所述步骤②中硅腐蚀和二氧化硅腐蚀的方法具体为：首先，使用HF(氢氟酸)和HNO3(硝酸)的混合酸将硅片轻微腐蚀掉一层硅；然后冲水清洗；然后，再通过1∶100的HF腐蚀掉有可能存在的二氧化硅层；最后冲水甩干。
所述步骤②中对腐蚀速度的控制通过控制腐蚀槽的温度来实现。
本发明所提供的第二种技术方案是：硅片背面金属化共晶结构的制造工艺，包括以下步骤：
①通过减薄设备，将硅片减薄；
②将减薄后的硅片放入腐蚀槽中，通过硅腐蚀和二氧化硅腐蚀的方法对减薄后的硅片进行清洁；
③将清洁后的硅片送入用于背金蒸发炉中，背金蒸发炉按照以下顺序蒸发金属：第一层Ti、第二层Ni、第三层Au-Sn合金、第四层Au。
所述步骤②中硅腐蚀和二氧化硅腐蚀的方法具体为：首先，使用HF和HNO3的混合酸将硅片轻微腐蚀掉一层硅；然后冲水清洗；然后，再通过1∶100的HF腐蚀掉有可能存在的二氧化硅层；最后冲水甩干。
所述步骤②中对腐蚀速度的控制通过控制腐蚀槽的温度来实现。
采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：本发明通过多层金属代替单层的金砷合金或者纯金来作为硅片背面的金属镀层，能与硅片形成良好的欧姆接触；同时通过Sn-Au合金蒸发来产生共晶合金，具有无毒、成本低的优点。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的实施例1的硅片背面金属化共晶结构的示意图。
图2为本发明的实施例2的硅片背面金属化共晶结构的示意图。
附图中的标号为：
硅片1、Ti金属层2、Ni金属层3、Au-Sn合金共晶金属层4、Au金属层5。
具体实施方式
(实施例1)
见图1，本实施例的硅片背面金属化共晶结构，包括设置在硅片1上的Ti金属层2、设置在Ti金属层2上的Ni金属层3、以及设置在Ni金属层3上的Au-Sn合金共晶金属层4。
本实施例的硅片背面金属化共晶结构的制造工艺，包括以下步骤：
①通过减薄设备，将硅片1减薄。
②将减薄后的硅片1放入腐蚀槽中，通过硅腐蚀和二氧化硅腐蚀的方法对减薄后的硅片1进行清洁。硅腐蚀和二氧化硅腐蚀的方法具体为：首先，使用HF和HNO3的混合酸将硅片1轻微腐蚀掉一层硅；然后冲水清洗；然后，再通过1∶100的HF腐蚀掉有可能存在的二氧化硅层；最后冲水甩干。腐蚀速度的控制通过控制腐蚀槽的温度来实现。
③将清洁后的硅片1送入用于背金蒸发炉中，背金蒸发炉按照以下顺序蒸发金属：第一层Ti、第二层Ni、第三层Au-Sn合金。第三层Au-Sn合金也可以采用其它与Au-Sn合金具有类似性质的合金。
举例说明：采用四寸硅晶圆片，在通过减薄设备，将硅片减薄至210微米；减薄后使用HF-HNO3混合酸进行背面腐蚀，腐蚀至硅片厚度为200±20微米，清洗后用100∶1HF酸液进行进一步清洗，冲水甩干后送入背金蒸发炉。蒸发炉按照以下顺序蒸发金属：第一层Ti；控制厚度为第二层Ni，控制厚度为第三层Au-Sn合金，控制厚度为
(实施例2)
见图2，本实施例的硅片背面金属化共晶结构，包括设置在硅片1上的Ti金属层2、设置在Ti金属层2上的Ni金属层3、设置在Ni金属层3上的Au-Sn合金共晶金属层4、以及设置在Au-Sn合金共晶金属层4上的Au金属层5。
本实施例的硅片背面金属化共晶结构的制造工艺，包括以下步骤：
①通过减薄设备，将硅片1减薄；
②将减薄后的硅片1放入腐蚀槽中，通过硅腐蚀和二氧化硅腐蚀的方法对减薄后的硅片1进行清洁。硅腐蚀和二氧化硅腐蚀的方法具体为：首先，使用HF和HNO3的混合酸将硅片1轻微腐蚀掉一层硅；然后冲水清洗；然后，再通过1∶100的HF腐蚀掉有可能存在的二氧化硅层；最后冲水甩干。腐蚀速度的控制通过控制腐蚀槽的温度来实现。
③将清洁后的硅片1送入用于背金蒸发炉中，背金蒸发炉按照以下顺序蒸发金属：第一层Ti、第二层Ni、第三层Au-Sn合金、第四层Au。第三层Au-Sn合金也可以采用其它与Au-Sn合金具有类似性质的合金。
举例说明：采用六寸硅晶圆片，在通过减薄设备，将硅片减薄至230微米；减薄后使用HF-HNO3混合酸进行背面腐蚀，腐蚀至硅片厚度为225±20微米，清洗后用100∶1HF酸液进行进一步清洗，冲水甩干后送入背金蒸发炉。蒸发炉按照以下顺序蒸发金属：第一层Ti；控制厚度为第二层Ni，控制厚度为第三层Au-Sn合金，控制厚度为第四层Au，控制厚度为
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.硅片背面金属化共晶结构，其特征在于：包括设置在硅片(1)上的Ti金属层(2)、设置在Ti金属层(2)上的Ni金属层(3)、以及设置在Ni金属层(3)上的Au-Sn合金共晶金属层(4)。
2.根据权利要求1所述的硅片背面金属化共晶结构，其特征在于：还包括设置在Au-Sn合金共晶金属层(4)上的Au金属层(5)。
3.硅片背面金属化共晶结构的制造工艺，其特征在于：包括以下步骤：
①通过减薄设备，将硅片(1)减薄；
②将减薄后的硅片(1)放入腐蚀槽中，通过硅腐蚀和二氧化硅腐蚀的方法对减薄后的硅片(1)进行清洁；
③将清洁后的硅片(1)送入用于背金蒸发炉中，背金蒸发炉按照以下顺序蒸发金属：第一层Ti、第二层Ni、第三层Au-Sn合金。
4.根据权利要求3所述的硅片背面金属化共晶结构的制造工艺，其特征在于：所述步骤②中硅腐蚀和二氧化硅腐蚀的方法具体为：首先，使用HF和HNO3的混合酸将硅片(1)轻微腐蚀掉一层硅；然后冲水清洗；然后，再通过1∶100的HF腐蚀掉有可能存在的二氧化硅层；最后冲水甩干。
5.根据权利要求3所述的硅片背面金属化共晶结构的制造工艺，其特征在于：所述步骤②中对腐蚀速度的控制通过控制腐蚀槽的温度来实现。
6.硅片背面金属化共晶结构的制造工艺，其特征在于：包括以下步骤：
①通过减薄设备，将硅片(1)减薄；
②将减薄后的硅片(1)放入腐蚀槽中，通过硅腐蚀和二氧化硅腐蚀的方法对减薄后的硅片(1)进行清洁；
③将清洁后的硅片(1)送入用于背金蒸发炉中，背金蒸发炉按照以下顺序蒸发金属：第一层Ti、第二层Ni、第三层Au-Sn合金、第四层Au。
7.根据权利要求6所述的硅片背面金属化共晶结构的制造工艺，其特征在于：所述步骤②中硅腐蚀和二氧化硅腐蚀的方法具体为：首先，使用HF和HNO3的混合酸将硅片(1)轻微腐蚀掉一层硅；然后冲水清洗；然后，再通过1∶100的HF腐蚀掉有可能存在的二氧化硅层；最后冲水甩干。
8.根据权利要求6所述的硅片背面金属化共晶结构的制造工艺，其特征在于：所述步骤②中对腐蚀速度的控制通过控制腐蚀槽的温度来实现。
CN201310033818.9A 2013-01-30 2013-01-30 硅片背面金属化共晶结构及其制造工艺 Active CN103963375B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310033818.9A CN103963375B (zh) 2013-01-30 2013-01-30 硅片背面金属化共晶结构及其制造工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310033818.9A CN103963375B (zh) 2013-01-30 2013-01-30 硅片背面金属化共晶结构及其制造工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103963375A true CN103963375A (zh) 2014-08-06
CN103963375B CN103963375B (zh) 2016-12-28

Family

ID=51233595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310033818.9A Active CN103963375B (zh) 2013-01-30 2013-01-30 硅片背面金属化共晶结构及其制造工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103963375B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104299922A (zh) * 2014-11-03 2015-01-21 苏州同冠微电子有限公司 背面金属化共晶工艺方法
CN106653718A (zh) * 2015-11-04 2017-05-10 苏州同冠微电子有限公司 用于共晶焊的硅片背面金属化结构及加工工艺
CN107195606A (zh) * 2017-06-26 2017-09-22 昆山昊盛泰纳米科技有限公司 一种硅片背面金属化薄膜及其制作方法
CN108179012A (zh) * 2017-12-19 2018-06-19 中国电子科技集团公司第四十七研究所 用于硅晶圆片减薄后的低应力背面腐蚀溶液和腐蚀工艺
CN110783292A (zh) * 2020-01-02 2020-02-11 南京市产品质量监督检验院 一种硅片背面金属化结构及其制造工艺

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5939787A (en) * 1992-12-10 1999-08-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor device having a multi-layer contact structure
CN101503791A (zh) * 2008-05-09 2009-08-12 深圳深爱半导体有限公司 半导体芯片金硅焊料的合金工艺
CN101887862A (zh) * 2009-05-13 2010-11-17 华越微电子有限公司 用于共晶焊的硅片背面金属化工艺
CN102254843A (zh) * 2011-06-27 2011-11-23 江阴新顺微电子有限公司 适用于共晶封装的半导体芯片背面金属化方法
CN203179893U (zh) * 2013-01-30 2013-09-04 苏州同冠微电子有限公司 一种硅片背面金属化共晶结构

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5939787A (en) * 1992-12-10 1999-08-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor device having a multi-layer contact structure
CN101503791A (zh) * 2008-05-09 2009-08-12 深圳深爱半导体有限公司 半导体芯片金硅焊料的合金工艺
CN101887862A (zh) * 2009-05-13 2010-11-17 华越微电子有限公司 用于共晶焊的硅片背面金属化工艺
CN102254843A (zh) * 2011-06-27 2011-11-23 江阴新顺微电子有限公司 适用于共晶封装的半导体芯片背面金属化方法
CN203179893U (zh) * 2013-01-30 2013-09-04 苏州同冠微电子有限公司 一种硅片背面金属化共晶结构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴懿平 等: "《电子制造技术基础》", 31 July 2005 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104299922A (zh) * 2014-11-03 2015-01-21 苏州同冠微电子有限公司 背面金属化共晶工艺方法
CN106653718A (zh) * 2015-11-04 2017-05-10 苏州同冠微电子有限公司 用于共晶焊的硅片背面金属化结构及加工工艺
CN106653718B (zh) * 2015-11-04 2019-02-26 苏州同冠微电子有限公司 用于共晶焊的硅片背面金属化结构及加工工艺
CN107195606A (zh) * 2017-06-26 2017-09-22 昆山昊盛泰纳米科技有限公司 一种硅片背面金属化薄膜及其制作方法
CN108179012A (zh) * 2017-12-19 2018-06-19 中国电子科技集团公司第四十七研究所 用于硅晶圆片减薄后的低应力背面腐蚀溶液和腐蚀工艺
CN110783292A (zh) * 2020-01-02 2020-02-11 南京市产品质量监督检验院 一种硅片背面金属化结构及其制造工艺
WO2021136222A1 (zh) * 2020-01-02 2021-07-08 南京市产品质量监督检验院 一种硅片背面金属化结构及其制造工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN103963375B (zh) 2016-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103963375A (zh) 硅片背面金属化共晶结构及其制造工艺
CN102867793A (zh) 热界面材料及半导体封装结构
CN101853795B (zh) 一种低温热压键合方法
Yoon et al. Reliable and repeatable bonding technology for high temperature automotive power modules for electrified vehicles
CN102142465A (zh) 一种肖特基二极管的正面电极结构及其工艺制造方法
CN102378547A (zh) 均热板
CN203179893U (zh) 一种硅片背面金属化共晶结构
CN105834541A (zh) 一种低温连接高温使用Cu/Sn/Cu钎焊界面的制备方法及结构
CN107546131A (zh) 一种用于封装电子组件的金属外壳的制作方法
KR102320177B1 (ko) 반도체 다이와 수동 열 교환기 사이에 열 계면 결합을 생성하기 위한 장치 및 방법
CN107623067A (zh) 一种便携式高纵横比层间连接的微型垂直结构热电器件及其制备方法
CN105679683A (zh) 一种基于铜纳米棒的铜锡铜键合工艺及结构
CN107127468A (zh) 一种基于泡沫铜的高温互连焊点的制备方法
CN107195606A (zh) 一种硅片背面金属化薄膜及其制作方法
TWI813593B (zh) 接合體及絕緣電路基板
CN103219318A (zh) 一种耐高温的微波内匹配晶体管用mim电容及其制造方法
TWI740332B (zh) 塗覆松香降低銦鉍合金與基板表面張力方法及該方法製造之複合材
CN207624685U (zh) 一种正面金属为银的瞬态电压抑制器
CN108269859B (zh) 一种双向瞬态电压抑制二极管及制造方法
CN116092952A (zh) 一种基于PTFE涂料的倒装SiC半桥模块及制备工艺
CN104299922A (zh) 背面金属化共晶工艺方法
CN105489515B (zh) 半导体芯片的共晶焊接方法
Zhang et al. Thermal Properties of Silver Nanoparticle Sintering Bonding Paste for High‐Power LED Packaging
CN108807352A (zh) 一种新型led灯丝制作技术
CN204257627U (zh) 一种带金锡共晶焊盘的薄膜集成电路

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant