高功率密度芯片的金属热接合.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102543763102543763B(45)授权公告日2014.11.05(21)申请号201110421727.3US2005/0136640A1,2005.06.23,US2008/0001268A1,2008.01.03,全文.(22)申请日2011.12.16(30)优先权数据审查员廉海峰12/971,7372010.12.17US(73)专利权人甲骨文美国公司地址美国加利福尼亚(72)发明人S·安基莱蒂V·盖克廷J·A·琼斯M·B·斯特恩(74)专利代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所11038代理人高青(51)Int.Cl.H01L21/48(2006.01)(56)对比文件US2008/0124840A1,2008.05.29,US2008/0124840A1,2008.05.29,权权利要求书2页利要求书2页说明书4页说明书4页附图3页附图3页(54)发明名称高功率密度芯片的金属热接合(57)摘要公开了高功率密度芯片的金属热接合，给出了一种装配半导体封装的方法，包括通过反向溅射来清洁芯片的表面和排热器件的表面。该方法包括在目标接合区域上，顺序地涂敷芯片的表面和排热器件的表面以粘合剂层、阻挡层和保护层。芯片和排热器件被放入夹具内并预加热到目标温度。然后，金属热界面材料预制件被机械地碾压到芯片的表面上，并且第一和第二承载夹具被附接到一起，使得通过无焊剂工艺把芯片表面上的金属热界面材料层与排热器件的被涂敷表面接合。该方法包括在回流炉中加热被接合的承载夹具。CN102543763BCN10254376BCN102543763B权利要求书1/2页1.一种半导体封装装配方法，包括：通过反向溅射来清洁芯片的表面和排热器件的表面；在目标接合区域上，顺序地涂敷芯片的表面和排热器件的表面以粘合剂层、阻挡层和保护层；把芯片和排热器件分别放入第一和第二承载夹具内；把第一和第二承载夹具预加热到目标温度；预加热之后，把金属热界面材料预制件放到芯片的表面上；在芯片的表面上机械地碾压所述金属热界面材料；附接所述第一和第二承载夹具，使得芯片的表面上的金属热界面材料层与排热器件的被涂敷表面接合；以及在回流炉中加热被接合的承载夹具，其中，所述方法是无焊剂的。2.按照权利要求1所述的方法，进一步包括：在作为加热分布的结果被接合的承载夹具已冷却之后，把粘合剂涂敷到排热器件的周边。3.按照权利要求1所述的方法，进一步包括：在附接所述第一和第二承载夹具之前，把粘合剂涂敷到排热器件的周边。4.按照权利要求1所述的方法，其中，所述目标温度是至少60℃。5.按照权利要求1所述的方法，其中，所述目标接合区域的100％被涂敷所述粘合剂层、阻挡层和保护层。6.按照权利要求5所述的方法，其中，通过溅射涂敷来执行所述粘合剂层、阻挡层和保护层的涂敷。7.按照权利要求1所述的方法，其中，所述金属热界面材料预制件覆盖所述目标接合区域的90％到100％。8.按照权利要求1所述的方法，进一步包括：与所述第一和第二承载夹具一起预加热所述金属热界面材料预制件。9.按照权利要求1所述的方法，进一步包括：在预加热之前，化学地清洁所述芯片的表面、所述排热器件的表面以及所述金属热界面材料预制件。10.按照权利要求9所述的方法，其中，所述化学清洁包括：利用丙酮来除油芯片的表面、排热器件的表面和金属热界面材料预制件，接着，利用异丙醇来漂洗芯片的表面、排热器件的表面和金属热界面材料预制件；利用盐酸来蚀刻芯片的表面、排热器件的表面和金属热界面材料预制件，接着用脱离子水来漂洗芯片的表面、排热器件的表面和金属热界面材料预制件；以及利用氮来吹干芯片的表面、排热器件的表面和金属热界面材料预制件。11.按照权利要求1所述的方法，其中，所述金属热界面材料包含铟。12.按照权利要求1所述的方法，其中，所述粘合剂层是钛，并且约0.1微米厚。13.按照权利要求1所述的方法，其中，所述阻挡层包括镍和钒，并且约0.3微米厚。14.按照权利要求1所述的方法，其中，所述阻挡层是97％的镍和3％的钒。15.按照权利要求1所述的方法，其中，所述保护层是金，并且约0.2微米厚。2CN102543763B权利要求书2/2页16.一种具有基本上无空隙界面的半导体封装，其中，所述半导体封装是通过包括下列步骤的方法装配的：通过反向溅射来清洁芯片的表面和排热器件的表面；在目标接合区域上，顺序地涂敷芯片的表面和排热器件的表面以粘合剂层、阻挡层和保护层；把芯片和排热器件分别放入第一和第二承载夹具内；把第一和第二承载夹具预加热到目标温度；预加热之后，把金属热界面材料预制件放到芯片的表面上；在芯片的表面上机械地碾压所述金属热界面材料；附接所述第一