[发明专利]一种在功率MOSFET芯片的栅接触区制作焊球的方法

说明书

本发明涉及一种在功率MOSFET芯片的栅接触区制作焊球的方法，是在常用锡膏内添加了高熔点的金属球，配置成定制焊锡膏，并将该焊锡膏点在MOSFET晶圆片的每个栅极金属化区域，通过烧结形成焊球凸点，然后进行晶圆片的切割，使得每个MOSFET芯片单元的栅极预先形成了具有支撑能力的焊球凸点。由于此时所形成的焊球凸点不会受到铜片的施压，焊球凸点中的焊锡熔融后仅收缩于金属球表面而不会横向扩展，因此点在栅极上的焊锡膏量的控制及位置控制要求远没有在封装过程中严苛，所形成的焊球凸点在后续封装制程中可以直接与铜片进行钎焊，为取代功率MOSFET器件封装时采用的引线键合技术奠定了基础，降低了钎焊工艺的实施难度。

技术领域

本发明基于半导体功率器件的封装而提出，具体涉及一种在功率MOSFET芯片的栅接触区制作焊球的方法。

背景技术

在现有技术中功率器件的封装其内部芯片与引线端子的互连通常采用引线键合方式实现，引线键合是指将金属丝（如铝丝、铜丝、金丝）的一端焊接在芯片的键合区，另一端焊接在引线端子上，这样就完成了功率器件内部的芯片与引线端子的互连。所以键合实际上是指内部金属丝两端的“焊接”方法，但该焊接方法并不是通常的熔焊或钎焊。

引线键合的方式一般为超声压焊或热超声压焊，二者的区别仅在于是否对压焊面加热。超声键合是金属丝在劈刀的压力下同时被施加超声能量，此时金属丝会产生形变而与被键合面产生结合力而形成键合。对于功率MOSFET而言，芯片的背面为漏极，芯片的源极和门极都在芯片正面，现有的功率MOSFET器件在封装时，通常漏极采用钎焊方式与漏极引出端子连接，而芯片的源极和门极均采用引线键合方式与各自引出端子连接。引线键合是将一根根金属丝逐一接合在芯片对应区域及引出端子上，接合时间较长，且金属丝的粗细依据电流和芯片接合区尺寸来确定的，承受振动能力较差，容易发生断裂或芯片内部的相邻短路等情况。

而钎焊工艺是在芯片连接区上点焊膏（膏状前焊料），通过铜片将芯片与引出端子连接在一起，这种工艺可以提高封装效率，也可以降低导通电阻。对于功率MOSFET器件中的芯片，因为源极面积相对较大，源极与引出端子采用钎焊方式连接相对容易些。但由于门极面积太小，采用钎焊方式连接时很容易出现门源短路或焊接不良的情况。门极连接若采用钎焊方式，需要注意以下几点：

（1）与芯片门极相连的铜片其焊接区要非常小，焊接区的尺寸必须比芯片门极尺寸小；

（2）点在芯片门极上的锡膏量要适当，太少会导致焊接面积过小甚至焊接不上，太多会造成焊锡溢出至源极处引起门源短路；

（3）点在芯片门极上的锡膏位置以及与门极连接的铜片焊盘位置都要准确，否则都易造成门源短路。

正因为如此，在现有功率MOSFET的封装方式中，门极仍然普遍采用引线键合方式来连接，使得钎焊工艺在功率MOSFET器件封装中的应用受到制约。为了解决功率MOSFET芯片门极的钎焊技术障碍，发明人提出在MOSFET芯片的制程阶段，就提前在芯片的栅接触区制作好焊球凸点，在后期封装制程中，可以利用该焊球凸点为芯片门极和门极铜片支撑起一定的隔离空间，避免门极铜片因下压焊料造成横向溢流引起门源短路问题，本案由此而生。

发明内容

本发明公开一种在功率MOSFET芯片的栅接触区制作焊球的方法，包括MOSFET晶圆片，所述MOSFET晶圆片上有若干漏极相连的MOSFET芯片单元，每个MOSFET芯片单元的源极、栅极、漏极均已形成且已经完成了各极表面的金属化；在每个MOSFET芯片单元的栅极金属化区域点焊锡膏，焊锡膏包括焊料球和添加的金属球，金属球的直径小于栅极的宽度，金属球的熔点高于焊料球的熔点，每个MOSFET芯片单元栅极上的焊锡膏至少含一个金属球；MOSFET晶圆片上的每个MOSFET芯片单元都完成点焊锡膏工序后，对MOSFET晶圆片进行烧结，然后进行晶圆片切割。

进一步，所述金属球优选铜球。

进一步，所述金属球的直径优选栅极宽度的三分之一。