一種半導體器件散熱模塊的焊料分布的制作方法
【技術領域】
[0001]一種半導體器件散熱模塊的焊料分布，屬于半導體器件制造領域，涉及一種半導體器件散熱模塊的制備工藝。
【背景技術】
[0002]半導體器件是指利用半導體材料制備出來的分立器件。根據不同的半導體材料，不同的工藝和幾何結構，科研人員已經研制出了各種各樣功能各異的半導體器件。這些半導體器件廣泛應用于信息存儲、通信、軍事和醫療等領域。這就要求半導體器件具有性能優異、體積小、重量輕和功耗低等特點。為了實現上述目標，對半導體器件散熱模塊的制備工藝提出了很高的要求。
[0003]影響半導體器件制備工藝中最為主要的因素是燒結工藝。目前，半導體器件散熱模塊的制備工藝中最為主要的是對于半導體器件的燒結工藝，無論是回流焊技術或者其他的燒結方式，都是利用加熱的原理將管芯燒結到熱沉上，但是，在燒結過程中，由于焊料熔融后冷卻會出現焊料隆起成球狀的現象，容易攀爬至管芯的有源區從而造成芯片短路或者阻擋芯片出光的現象，這些都會嚴重影響半導體器件的成品率、可靠性和穩定性。
【發明內容】
[0004]為了解決上述由于熱沉和管芯在燒結過程中容易引起的焊料隆起，向管芯攀爬從而造成管芯短路或者擋光的問題，本發明提供了一種半導體器件散熱模塊的焊料分布結構，可以有效地引導焊料在燒結時向熱沉方向流動，防止焊料降溫后冷卻成球狀，并攀爬至管芯造成擋光和芯片短路現象，有效地解決了現有半導體器件燒結過程中出現短路或者擋光的問題，提高了器件的成品率、可靠性和穩定性。
[0005]為了實現上述目的，本發明提供了一種半導體器件散熱模塊的焊料分布結構，該結構包括熱沉(I)、第一焊料層(2)、第二焊料層(3)、芯片(4);第一焊料層(2)設置在熱沉
(I)上方，第二焊料層(3)設置在熱沉⑴的側面并與第一焊料層⑵連接，芯片⑷設置在在第一焊料層(2)上方，為上下電極結構。
[0006]所述的熱沉(I)為具有散熱能力的熱沉材料，熱沉材料為銅或鎢銅或鉬銅或陶瓷材料或金剛石或Si或SiC或AlSiC或CuW90或CuW55 ;陶瓷材料為粘土或氧化鋁或高嶺土或氮化鋁或氮化硅或碳化硅或六方氮化硼。
[0007]所述第一焊料層(2)為能夠起到連接芯片與熱沉作用的焊料材料，焊料材料為In或SnPb或AuSn或AgSn或SnAgCu或Pb-Sn合金或焊錫或導電銀楽。
[0008]所述第二焊料層(3)為能夠起到連接芯片與熱沉作用的焊料材料，焊料材料為In或SnPb或AuSn或AgSn或SnAgCu或Pb-Sn合金或焊錫或導電銀楽。
[0009]所述第一焊料層(2)和第二焊料層(3)為同一種材料或不同種材料。
[0010]所述芯片(4)是半導體器件，半導體器件是半導體發光二極管或光電探測器或半導體激光器或光電池或集成電路或其他半導體器件。
[0011]所述第二焊料層(3)的形狀是矩形或梯形或弧形或不規則形狀。
[0012]所述第二焊料層(3)的豎直長度大于第一焊料層(2)的厚度。
[0013]本發明的有益效果是:在熱沉I 一側面也生長了一層第二焊料層3，第二焊料層3的作用主要是在燒結過程中引導隆起的第一焊料層2向熱沉I 一側流動，從而有效的阻止了第一焊料層2向管芯4方向攀爬，實施效果對比如附圖2所示，這樣便可以有效的防止由于第一焊料層2向管芯4方向攀爬造成管芯4短路或者擋光的問題，提高了器件的成品率、可靠性和穩定性。
【附圖說明】
[0014]圖1:燒結后管芯與熱沉的側視圖。
[0015]圖2:實施效果對比圖。
[0016]圖3:采用本發明焊料分布的半導體激光器芯片。
[0017]圖中:1、熱沉，2、第一焊料層，3、第二焊料層，4、管芯，5、合金過程中隆起的焊料，
6、銅熱沉，7、陶瓷片，8、銅帶，9、陶瓷片上的金層，10、金線，11、半導體激光器芯片，12、第一銦層，13、第二銦層。
【具體實施方式】
[0018]本發明提供的改進的半導體器件的焊料分布結構，提供一種具體的實施方式，以半導體激光器為例，銦為焊料，在銅熱沉上進行燒結，包括:
[0019]SI對銅熱沉(6)進行清洗處理，從而去除銅熱沉(6)表面的氧化銅，清洗完后用去離子水沖洗；
[0020]S2將清洗處理完的銅熱沉(6)放置蒸發臺上，在銅熱沉(6)的表面蒸鍍一層金；
[0021]S3將表面蒸鍍上金層的銅熱沉(6)放置在鍍銦液中，采用電化學的方法在鍍金的銅熱沉(6)上放置管芯一面蒸鍍一層第一銦層(12);
[0022]S4按上述S3所述的電化學方法，用特定的夾具在表面蒸鍍上金層的銅熱沉(6)靠近出光面一側蒸鍍一層第二銦層(13)，第二銦層(13)的作用主要是為了在后續的合金過程中引導隆起的第一銦層(12)向銅熱沉(6) —側流動，從而有效的阻止了第一銦層(12)向半導體激光器芯片(11)方向攀爬；
[0023]S5利用磁控濺射將陶瓷片(7)的正反兩面濺射厚金，從而形成陶瓷片上的金層
(9)ο陶瓷片上的金層(9)的作用主要是為了將半導體激光器芯片(11)的P極和N極引出到測試設備上進行測試；
[0024]S6將蒸鍍好銦層的銅熱沉(6)放在夾具的固定槽里，用吸附機在顯微鏡下將半導體激光器芯片(11)放在銅熱沉(6)上，在此處需要確保半導體激光器芯片(11)的出光面與銅熱沉(6)邊緣對齊；同時，用吸附機在顯微鏡下將陶瓷片(7)放在銅熱沉(6)上，然后將夾具推到加熱爐中，通入氮氣將加熱爐中的空氣排空，將加熱爐合金；
[0025]S7合金結束后，將金線(10)從陶瓷片(7)引到半導體激光器芯片(11)上，然后在陶瓷片(7)上引出銅帶(8)，然后將器件裝配到T0-3基座上，最后用半導體激光器測試儀進行測試。
【主權項】
1.一種半導體器件散熱模塊的焊料分布結構，其特征在于:該結構包括熱沉(1)、第一焊料層(2)、第二焊料層(3)、芯片(4);第一焊料層(2)設置在熱沉(I)上方，第二焊料層(3)設置在熱沉⑴的側面并與第一焊料層(2)連接，芯片⑷設置在在第一焊料層⑵上方，為上下電極結構。2.根據權利要求1所述的一種半導體器件散熱模塊的焊料分布結構，其特征在于:所述的熱沉(I)為具有散熱能力的熱沉材料，熱沉材料為銅或鎢銅或鉬銅或陶瓷材料或金剛石或Si或SiC或AlSiC或CuW90或CuW55 ;陶瓷材料為粘土或氧化鋁或高嶺土或氮化鋁或氮化硅或碳化硅或六方氮化硼。3.根據權利要求1所述的一種半導體器件散熱模塊的焊料分布結構，其特征在于:所述第一焊料層(2)為能夠起到連接芯片與熱沉作用的焊料材料，焊料材料為In或SnPb或AuSn或AgSn或SnAgCu或Pb-Sn合金或焊錫或導電銀楽。4.根據權利要求1所述的一種半導體器件散熱模塊的焊料分布結構，其特征在于:所述第二焊料層(3)為能夠起到連接芯片與熱沉作用的焊料材料，焊料材料為In或SnPb或AuSn或AgSn或SnAgCu或Pb-Sn合金或焊錫或導電銀楽。5.根據權利要求1所述的一種半導體器件散熱模塊的焊料分布結構，其特征在于:所述第一焊料層(2)和第二焊料層(3)為同一種材料或不同種材料。6.根據權利要求1所述的一種半導體器件散熱模塊的焊料分布結構，其特征在于:所述芯片(4)是半導體器件，半導體器件是半導體發光二極管或光電探測器或半導體激光器或光電池或集成電路或其他半導體器件。7.根據權利要求1所述的一種半導體器件散熱模塊的焊料分布結構，其特征在于:所述第二焊料層(3)的形狀是矩形或梯形或弧形或不規則形狀。8.根據權利要求1所述的一種半導體器件散熱模塊的焊料分布結構，其特征在于:所述第二焊料層(3)的豎直長度大于第一焊料層(2)的厚度。9.根據權利要求1所述的一種半導體器件散熱模塊的焊料分布結構，其特征在于:半導體激光器中，銦為焊料，在銅熱沉上進行燒結，其實施過程包括如下， SI對銅熱沉(6)進行清洗處理，從而去除銅熱沉(6)表面的氧化銅，清洗完后用去離子水沖洗； S2將清洗處理完的銅熱沉(6)放置蒸發臺上，在銅熱沉￠)的表面蒸鍍一層金； S3將表面蒸鍍上金層的銅熱沉(6)放置在鍍銦液中，采用電化學的方法在鍍金的銅熱沉(6)上放置管芯一面蒸鍍一層第一銦層(12); S4按上述S3所述的電化學方法，用特定的夾具在表面蒸鍍上金層的銅熱沉(6)靠近出光面一側蒸鍍一層第二銦層(13)，第二銦層(13)的作用主要是為了在后續的合金過程中引導隆起的第一銦層(12)向銅熱沉(6) —側流動，從而有效的阻止了第一銦層(12)向半導體激光器芯片(11)方向攀爬； S5利用磁控濺射將陶瓷片(7)的正反兩面濺射厚金，從而形成陶瓷片上的金層(9)。陶瓷片上的金層(9)的作用主要是為了將半導體激光器芯片(11)的P極和N極引出到測試設備上進行測試； S6將蒸鍍好銦層的銅熱沉(6)放在夾具的固定槽里，用吸附機在顯微鏡下將半導體激光器芯片(11)放在銅熱沉(6)上，在此處需要確保半導體激光器芯片(11)的出光面與銅熱沉(6)邊緣對齊；同時，用吸附機在顯微鏡下將陶瓷片(7)放在銅熱沉(6)上，然后將夾具推到加熱爐中，通入氮氣將加熱爐中的空氣排空，將加熱爐合金； S7合金結束后，將金線(10)從陶瓷片(7)引到半導體激光器芯片(11)上，然后在陶瓷片(7)上引出銅帶(8)，然后將器件裝配到TO-3基座上，最后用半導體激光器測試儀進行測試。
【專利摘要】一種半導體器件散熱模塊的焊料分布結構，該結構包括熱沉、第一焊料層、第二焊料層、芯片；第一焊料層設置在熱沉上方，第二焊料層設置在熱沉的側面并與第一焊料層連接，芯片設置在第一焊料層上方，為上下電極結構。通過在熱沉一側面也生長了一層第二焊料層，第二焊料層的作用主要是在燒結過程中引導隆起的第一焊料層向熱沉一側流動，從而有效的阻止了第一焊料層向管芯方向攀爬，這樣便可以有效的防止由于第一焊料層向管芯方向攀爬造成管芯短路或者擋光的問題，提高了器件的成品率、可靠性和穩定性。
【IPC分類】H01L23/367
【公開號】CN104966705
【申請號】CN201510409480
【發明人】崔碧峰, 李莎, 黃欣竹, 孔真真
【申請人】北京工業大學
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年7月13日