[发明专利]用于半导体管芯附接应用的具有高金属加载量的烧结膏剂

权利要求书

1.半导体管芯附接组合物，其在热反应后具有大于60％的金属体积，该组合物包含：

a.80-99重量百分比(重量％)的金属颗粒混合物，该混合物包含：

i.30-55重量％的无铅、低熔点金属合金颗粒组合物，其包含至少一种低熔点金属Y，所述至少一种低熔点金属Y选自Sn、Zn、Ga、In及其组合；和

ii.25-50重量％的高熔点颗粒组合物，其包含至少一种金属元素M，所述至少一种金属元素M选自Cu、Ag、Pd、Au、Al、Ni、Be、Rh、Co、Fe、Mo、W、Mn、Pt及其组合，其中M在100℃至300℃范围内的处理温度T1下与所述至少一种低熔点金属Y是反应性的，

其中组合物中的M的重量％与Y的重量％之比为至少1.0，

iii.20-45重量％的金属粉末添加剂A，所述金属粉末添加剂A包含已被可与M或Y反应的金属合金化、假合金化或者涂覆的Be、Rh、Co、Fe、Mo、W或Mn，以及

b.助焊载体，其中所述助焊载体包含：

i.挥发性部分，所述挥发性部分选自非反应性溶剂，和

ii.不超过50重量％的非挥发性部分，该非挥发性部分在T1下变为惰性，该非挥发性部分选自羧酸、酚及其组合，

其中所述助焊载体的存在量是1-20重量％。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述金属元素M在T1下与至少一种低熔点金属Y发生相互扩散，使得由这种相互扩散形成的产物具有超过T1的熔点。

3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中所述低熔点金属合金颗粒组合物不含超过痕量可检测水平的铋。

4.根据权利要求1或2所述的组合物，其中所述至少一种金属元素M选自Cu、Ag、Pd、Au、Al、Ni、Pt及其组合。

5.根据权利要求1或2所述的组合物，其中所述至少一种低熔点金属Y选自Sn、In及其组合。

6.根据权利要求1或2所述的组合物，其中T1在150℃至280℃的范围内。

7.根据权利要求1或2所述的组合物，其中所述金属粉末添加剂A的最大颗粒尺寸为50微米。

8.包含根据权利要求1或2所述的组合物的结构，该结构被设置在半导体管芯和封装元件之间，所述半导体管芯在至少一个主表面上带有金属化层，所述封装元件在至少一个主表面上带有金属化层。

9.一种形成连续冶金互连路径的方法，其包括如下步骤：在处理温度T1下处理权利要求8所述结构从而实现从带有金属化层的管芯到带有金属化层的封装元件的连续冶金互连路径。

10.根据权利要求9所述的方法，其中处理温度T1在150℃和280℃之间。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中在处理温度T1下的持续时间为15至75分钟。

12.根据权利要求9或10所述的方法，其中达到处理温度T1的升温速率在2.67℃/分钟和4.4℃/分钟之间。

13.根据权利要求9或10所述的方法，其中从处理温度T1返回到室温的冷却速率在2.17℃/分钟和3.25℃/分钟之间。