CN110459653A - 一种用于倒装芯片的界面金属结构及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于倒装芯片的界面金属结构及制备方法，依次包括薄金层、结合力提升层、金属缓冲层、填充金属层；所述薄金层的厚度为1‑5000；所述结合力提升层为Ni层，厚度为1‑5000，用以加强与锡膏的结合力。本发明能够有效提高芯片与基板通过锡膏的结合力。
Description
技术领域
本发明涉及芯片设计领域，特别是一种用于倒装芯片的界面金属结构及制备方法。
背景技术
倒装芯片是LED产业目前非常流行的一种新的芯片种类，其具备非常广阔的应用前景和巨大的发展空间。倒装芯片相对于传统的正装芯片其最主要的差别是倒装芯片通过焊接与基版结合并实现电路导通。其中结合的方法是将倒装芯片的电极与基板的基底进行对接焊接(常使用锡膏作为结焊接的结合剂)。
目前，倒装芯片的电极以铝和金为主要材料，此种材料在与锡膏及基板结合后金属之间易形成脆性化合物，易断层，导致电极与基板的结合力不足。当芯片电极与基板的结合力不足时会导致芯片脱落或散热、导电不良。当芯片使用于柔性基板时，其对芯片与基板的结合力有更高要求，目前普通的芯片电极无法满足柔性基板的焊接结合力要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提出一种用于倒装芯片的界面金属结构及制备方法，能够有效提高芯片与基板通过锡膏的结合力。
本发明采用以下方案实现：一种用于倒装芯片的界面金属结构，依次包括薄金层、结合力提升层、金属缓冲层、填充金属层；所述薄金层的厚度为所述结合力提升层为Ni层，厚度为用以加强与锡膏的结合力。
进一步地，所述金属缓冲层为一层或多层结构，采用Ti层、Cr层或Ti层与Cr层。
进一步地，所述填充金属层也可以采用双层Al金属结构，包括两个Al层，两个Al层之间采用Ti或者Cr金属作为粘合剂。
或者，所述填充金属层采用三层Al金属结构，包括三个Al层，每两个Al层之间采用Ti或者Cr金属作为粘合剂。
进一步地，所述用于倒装芯片的界面金属结构各层采用电子束蒸镀或磁控溅射的方式进行生长。
本发明还提供了一种用于倒装芯片的界面金属结构的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤S1：采用电子束蒸镀设备在GaN基LED芯片P型层表面进行生长；
步骤S2：生长填充金属层；
步骤S3：生长金属缓冲层；
步骤S4：使用的速率生长结合力提升层Ni层；
步骤S5：使用的速率生长薄金层。
进一步地，所述填充金属层采用双层Al金属结构，包括两个Al层，两个Al层之间采用Ti或者Cr金属作为粘合剂。或者所述填充金属层采用三层Al金属结构，包括三个Al层，每两个Al层之间采用Ti或者Cr金属作为粘合剂。
进一步地，当所述金属缓冲层采用一层结构时所述步骤S3具体为，采用使用的速率生长Ti层或Cr层。当所述金属缓冲层采用多层结构时，步骤S3具体为，采用包括Ti或Cr在内的金属进行多层交替生长，形成生长速率不同、致密度不同的超晶格金属层。
本发明减少界面金属层金的厚度，减少金锡脆性化合物的生成，加入Ni金属用于与锡膏结合生成高结合力合金层，在Ni的下层使先使用缓冲层金属再使用Al金属作为填充实现导电及导热，使用双层或三层Al金属结构填充足够的金属厚度，在多层Al金属之间使用Ti或Cr金属作为粘和剂。Ni与Al金属之间必须使用缓冲层，缓冲层使用Ti、Cr等金属使用多层交替生长，形成生长速率不同、致密度不同的超晶格金属层。主要使用电子束蒸镀和磁控溅射的方式进行金属界面层的生长。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：采用本发明的结构，倒装芯片与基板通过锡膏结合的结合力可以提升50％。使其可以用于柔性基板应用领域，使用此方法结合的芯片和基板可以在外力、扭力、冷热应力等等作用下保持稳固的集合，保证了其可以满足导电、导热、稳固等必要需求。
附图说明
图1为本发明实施例的界面金属结构示意图1。
图2为本发明实施例的界面金属结构示意图2。
图3为本发明实施例的倒装芯片与基板结合的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本实施例提供了一种用于倒装芯片的界面金属结构，依次包括薄金层、结合力提升层、金属缓冲层、填充金属层；所述薄金层的厚度为所述结合力提升层为Ni层，厚度为用以加强与锡膏的结合力。
在本实施例中，所述金属缓冲层为一层或多层结构，采用Ti层、Cr层或Ti层与Cr层。
在本实施例中，所述填充金属层也可以采用双层Al金属结构，包括两个Al层，两个Al层之间采用Ti或者Cr金属作为粘合剂。
或者，所述填充金属层采用三层Al金属结构，包括三个Al层，每两个Al层之间采用Ti或者Cr金属作为粘合剂。
在本实施例中，所述用于倒装芯片的界面金属结构各层采用电子束蒸镀或磁控溅射的方式进行生长。
本实施例还提供了一种用于倒装芯片的界面金属结构的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤S1：采用电子束蒸镀设备在GaN基LED芯片P型层表面进行生长；
步骤S2：生长填充金属层；
步骤S3：生长金属缓冲层；
步骤S4：使用的速率生长结合力提升层Ni层；
步骤S5：使用的速率生长薄金层。
在本实施例中，所述填充金属层采用双层Al金属结构，包括两个Al层，两个Al层之间采用Ti或者Cr金属作为粘合剂。或者所述填充金属层采用三层Al金属结构，包括三个Al层，每两个Al层之间采用Ti或者Cr金属作为粘合剂。
在本实施例中，当所述金属缓冲层采用一层结构时所述步骤S3具体为，采用使用的速率生长Ti层或Cr层。当所述金属缓冲层采用多层结构时，步骤S3具体为，采用包括Ti或Cr在内的金属进行多层交替生长，形成生长速率不同、致密度不同的超晶格金属层。
特别的，本实施例给出了两种示例。图1中，金属缓冲层包括一层，填充金属层采用三层Al层结构。自下而上依次包括Cr层、Al层1、Ti层1、Al层2、Ti层2、Al层3、Ti层3、Ni层以及Au层。图2中，金属缓冲层包括两层，填充金属层采用两层Al结构。自下而上依次包括Al层1、Ti层1、Al层2、Ti层2、Cr层、Ni层、Au层。
为了便于理解，本实施例给出倒装芯片与基板集合的结构图，具体如图3所示。
本实施例减少界面金属层金的厚度，减少金锡脆性化合物的生成，加入Ni金属用于与锡膏结合生成高结合力合金层，在Ni的下层使先使用缓冲层金属再使用Al金属作为填充实现导电及导热，使用双层或者多层Al金属结构填充足够的金属厚度，在多层Al金属之间使用Ti或Cr金属作为粘和剂。Ni与Al金属之间必须使用缓冲层，缓冲层使用Ti、Cr等金属使用多层交替生长，形成生长速率不同、致密度不同的超晶格金属层。主要使用电子束蒸镀和磁控溅射的方式进行金属界面层的生长。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于倒装芯片的界面金属结构，其特征在于，依次包括薄金层、结合力提升层、金属缓冲层、填充金属层；所述薄金层的厚度为所述结合力提升层为Ni层，厚度为用以加强与锡膏的结合力。
2.根据权利要求1所述的一种用于倒装芯片的界面金属结构，其特征在于，所述金属缓冲层为一层或多层结构，采用Ti层、Cr层或Ti层与Cr层。
3.根据权利要求1所述的一种用于倒装芯片的界面金属结构，其特征在于，所述填充金属层采用双层Al金属结构，包括两个Al层，两个Al层之间采用Ti或者Cr金属作为粘合剂。
4.根据权利要求1所述的一种用于倒装芯片的界面金属结构，其特征在于，所述填充金属层采用三层Al金属结构，包括三个Al层，每两个Al层之间采用Ti或者Cr金属作为粘合剂。
5.根据权利要求1所述的一种用于倒装芯片的界面金属结构，其特征在于，所述用于倒装芯片的界面金属结构各层采用电子束蒸镀或磁控溅射的方式进行生长。
6.一种用于倒装芯片的界面金属结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：采用电子束蒸镀设备在GaN基LED芯片P型层表面进行生长；
步骤S2：生长填充金属层；
步骤S3：生长金属缓冲层；
步骤S4：使用的速率生长结合力提升层Ni层；
步骤S5：使用的速率生长薄金层。
7.根据权利要求6所述的一种用于倒装芯片的界面金属结构的制备方法，其特征在于，所述填充金属层采用双层Al金属结构，包括两个Al层，两个Al层之间采用Ti或者Cr金属作为粘合剂。
8.根据权利要求6所述的一种用于倒装芯片的界面金属结构的制备方法，其特征在于，所述填充金属层采用三层Al金属结构，包括三个Al层，每两个Al层之间采用Ti或者Cr金属作为粘合剂。
9.根据权利要求6所述的一种用于倒装芯片的界面金属结构的制备方法，其特征在于，所述步骤S3具体为，采用使用的速率生长Ti层或Cr层。
10.根据权利要求6所述的一种用于倒装芯片的界面金属结构的制备方法，其特征在于，步骤S3具体为，采用包括Ti或Cr在内的金属进行多层交替生长，形成生长速率不同、致密度不同的超晶格金属层。
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