[发明专利]用于制造半导体芯片和金属层间的材料配合的连接的方法

说明书

本发明涉及一种用于制造半导体芯片(1)和金属层(21)之间的材料配合的连接的方法。对此提供半导体芯片(1)、具有芯片装配部段(21c)的金属层(21)以及包含金属粉的连接剂(3)。金属粉在烧结过程中进行烧结。在此，在预定的烧结持续时间期间不间断地满足的要求是，连接剂(3)布置在半导体芯片(1)和金属层(21)之间并且连续地从半导体芯片(1)延伸直到金属化层(21)，半导体芯片(1)和金属层(21)在处在高于最小压力的压力区域中相互挤压，连接剂(3)保持在处在高于最小温度的温度区域中，并且声学信号(S_US)耦合到连接剂(3)。

技术领域

本发明涉及一种用于制造半导体芯片和金属层之间的材料配合的连接的方法。由于增长的功率密度、紧凑的结构类型和新的使用领域所引起的期望是，在将来进一步增高半导体芯片的使用温度。一旦借助于连接体将半导体芯片装配在电路载体上，连接体就必须在考虑温度负荷能力的情况下满足更高的要求。

背景技术

最近，一般用作为连接剂的软焊料连接逐渐通过连接层所取代，其包含了烧结的金属粉。这样的烧结连接在高的应用温度中具有比软焊料连接更高的机械稳定性。然而，这样的烧结连接的制造是费时间的，因为半导体芯片和金属层在增高的压力和增高的温度中必须在一定的最低持续时间中相互挤压。基本上，最低持续时间能够通过压力的升高和/或烧结温度的升高缩短，然而更高的压力导致了-首先在大面积的半导体芯片中、如其在功率电子学中使用的那样-芯片破裂的危险，同时高烧结温度能够显著地改变半导体芯片的电子特性。

由WO 2013/185839A已知为了制造光电的半导体元件，两个组件通过烧结材料的烧结连接。该烧结在热、压力以及超声的作用下实施。

类似的方法在JP 4632742 B2中被描述，其中在这里电子组件通过烧结与电路板连接。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种有时间效率的用于制造半导体芯片和金属层之间的温度稳定的材料配合的连接的方法。该目的通过根据权利要求1所述的用于制造半导体芯片和金属层之间的材料配合的连接的方法来实现。本发明的设计方案和改进方案是从属权利要求的内容。

为了制造半导体芯片和金属层之间的材料配合的连接而提供了半导体芯片和金属层以及位于载体上的、包含金属粉的连接剂。借助于装配工具接收半导体芯片并且将半导体芯片放置在处在所述载体上的所述连接剂上，以使得连接剂粘附在半导体芯片处。通过装配工具将半导体芯片连同粘附在半导体芯片上的连接剂一起从载体揭下并且将半导体芯片连同粘附在半导体芯片上的连接剂一起放在芯片装配部段上，以使得连接剂布置在所述半导体芯片和所述芯片装配部段之间，并且连续地从半导体芯片延伸直到芯片装配部段。在烧结过程中烧结金属粉。在烧结持续时间期间不间断地满足，连接剂布置在半导体芯片和金属层之间，并且连续地从半导体芯片延伸直到金属层，半导体芯片和金属层在处在高于最小压力的压力区域中相互挤压，连接剂保持在处在高于最小温度的温度区域中，并且声学信号耦合到连接剂。

通过将声学信号耦合到连接剂能够相对常规的不将声学信号耦合到连接剂中的烧结过程而言明显地缩短烧结持续时间。

附图说明

接下来根据以附图为参考的实施例阐述本发明。在此示出：

图1A至1G是用于制造半导体芯片和金属层之间的材料配合的连接的非本发明的方法的各种步骤。

图2A至2G是用于制造半导体芯片和金属层之间的材料配合的连接的方法的各种步骤。

图3是一种方法，其中，为了制造半导体芯片和金属层之间的材料配合的连接将声学信号经由半导体芯片耦合到连接剂中。

图4是一种方法，其中，为了制造半导体芯片和金属层之间的材料配合的连接将声学信号经由金属层耦合到连接剂中。