用于共晶焊的硅片背面金属化结构及加工工艺的制作方法

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种用于共晶焊的硅片背面金属化结构及加工工艺。

背景技术：

共晶焊又称低熔点合金焊接。共晶合金的基本特性是：两种不同的金属可在远低于各自的熔点温度下按一定重量比例形成合金。在微电子器件中最常用的共晶焊是把硅芯片焊到镀金的底座或引线框上去，即“金-硅共晶焊”。目前的金砷共晶工艺，成本较高且有毒。现有的三层低温锡共晶，在保管时容易出现锡层氧化，及后期封装装片时共晶不良、虚焊、残留少、波峰焊时过温使芯片脱落等问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于共晶焊的硅片背面金属化结构及加工工艺，在没有毒性的同时，降低成本，在封装时不会出现共晶不良、虚焊等现象，同时在波峰焊时也不会出现过温的问题，增加可靠性，覆盖面大，适用面广。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：所述结构在背面衬底硅片的表面按距硅片由近及远顺序依次镀有第一金属层、第二金属层、第三金属层、第四金属层和第五金属层，第一金属层的材质为钛、钒或铬中的任一种，第二金属层的材质为镍，第三金属层的材质为银，第四金属层的材质为锡铜或锡锑合金，第五金属层的材质为银。

优选的，所述第一金属层的厚度为

优选的，所述第二金属层的厚度为

优选的，所述第三金属层的厚度为

优选的，所述第四金属层的厚度为

优选的，所述第五金属层的厚度为

优选的，所述第四金属层的材质为锡铜合金时，所述锡铜合金中锡的重量百分比为55～65％，铜的重量百分比为35～45％；第四金属层的材质为锡锑合金时，所述锡锑合金中锡的重量百分比为90～94％，锑的重量百分比为6～10％。

一种用于共晶焊的硅片背面金属化结构的加工工艺，第一金属层、第二金属层、第三金属层、第四金属层和第五金属层均通过蒸发的方式进行镀膜，其中第一金属层的蒸发的速率为第二金属层的蒸发的速率为第三金属层的蒸发的速率为第四金属层的蒸发的速率为第五金属层的蒸发的速率为

采用上述技术方案后，本发明具有以下积极效果：

本发明中的用于共晶焊的硅片背面金属化结构及加工工艺，采用五层镀膜的方式，相较于现有的金砷共晶工艺，降低了其成本且降低了毒害作用，相较于现有的三层低温锡共晶工艺，有效解决了保管时容易出现锡层氧化问题，本发明的共晶结构在封装时不会出现共晶不良、虚焊等现象，同时本发明的第三金属层和第四金属层的设计有效解决了低温共晶时产生的波峰焊现象，保证了在波峰焊时不会出现过温问题，增加了共晶结构的可靠性，覆盖面大，适用面广。

附图说明

图1为本发明的共晶焊的硅片背面金属化结构的示意图。

其中：1、硅片，2、第一金属层，3、第二金属层，4、第三金属层，5、第四金属层，6、第五金属层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

1.金属化结构

如图1所示，为本发明的共晶焊的硅片背面金属化结构，包括材质为钛、钒或铬中的任一种的第一金属层2、材质为镍的第二金属层3、材质为银的第三金属层4、材质为锡铜合金或锡锑合金的第四金属层5和材质为银的第五金属层6。第一金属层2、第二金属层3、第三金属层4、第四金属层5和第五金属层6在背面衬底硅片1的表面按距硅片1由近及远顺序依次蒸镀。

2.加工工艺步骤为：

(1)准备锡铜合金或锡锑合金，锡铜合金中锡的重量百分比为55～65％，铜的重量百分比为35～45％；锡锑合金中锡的重量百分比为90～94％，锑的重量百分比为6～10％；

(2)对硅片1的正面进行贴膜处理，然后对边缘进行修膜检验；

(3)对硅片1的背面衬底进行减薄处理，处理后，对正面去除贴膜；

(4)对硅片1清洗；

(5)清洗后将硅片1放入蒸发炉内；

(6)对背面进行蒸发处理：第一金属层2的厚度为蒸发的速率为第二金属层3的厚度为蒸发的速率为第三金属层4的厚度为蒸发的速率为第四金属层5的厚度为蒸发的速率为第五金属层6的厚度为蒸发的速率为

(7)出炉检测。

实施例1

1.金属化结构

本实施例的共晶焊的硅片背面金属化结构，包括材质为钛的第一金属层2、 材质为镍的第二金属层3、材质为银的第三金属层4、材质为锡铜合金的第四金属层5和材质为银的第五金属层6。

2.加工工艺步骤为：

(1)准备锡铜合金，锡铜合金中锡的重量百分比为60％，铜的重量百分比为40％；

(2)对硅片1的正面进行贴膜处理，然后对边缘进行修膜检验；

(3)对硅片1的背面衬底进行减薄处理，处理后，对正面去除贴膜；

(4)对硅片1清洗；

(5)清洗后将硅片1放入蒸发炉内；

(6)对背面进行蒸发处理：第一金属层2的厚度为蒸发的速率为第二金属层3的厚度为蒸发的速率为第三金属层4的厚度为蒸发的速率为第四金属层5的厚度为蒸发的速率为第五金属层6的厚度为蒸发的速率为

(7)出炉检测。

实施例2

1.金属化结构

本实施例的共晶焊的硅片背面金属化结构，包括材质为钒的第一金属层2、材质为镍的第二金属层3、材质为银的第三金属层4、材质为锡铜合金或锡锑合金的第四金属层5和材质为银的第五金属层6。

2.加工工艺步骤为：

(1)准备锡锑合金，锡锑合金中锡的重量百分比为92％，锑的重量百分比为8％；

(2)对硅片1的正面进行贴膜处理，然后对边缘进行修膜检验；

(3)对硅片1的背面衬底进行减薄处理，处理后，对正面去除贴膜；

(4)对硅片1清洗；

(5)清洗后将硅片1放入蒸发炉内；

(6)对背面进行蒸发处理：第一金属层2的厚度为蒸发的速率为第二金属层3的厚度为蒸发的速率为第三金属层4的厚度为蒸发的速率为第四金属层5的厚度为蒸发的速率为第五金属层6的厚度为蒸发的速率为

(7)出炉检测。

实施例3

1.金属化结构

本实施例的共晶焊的硅片背面金属化结构，包括材质为铬的第一金属层2、材质为镍的第二金属层3、材质为银的第三金属层4、材质为锡铜合金的第四金属层5和材质为银的第五金属层6。

2.加工工艺步骤为：

(1)准备锡铜合金，锡铜合金中锡的重量百分比为65％，铜的重量百分比为35％；

(2)对硅片1的正面进行贴膜处理，然后对边缘进行修膜检验；

(3)对硅片1的背面衬底进行减薄处理，处理后，对正面去除贴膜；

(4)对硅片1清洗；

(5)清洗后将硅片1放入蒸发炉内；

(6)对背面进行蒸发处理：第一金属层2的厚度为蒸发的速率为第二金属层3的厚度为蒸发的速率为第三金属层4的厚度为蒸发的速率为第四金属层5的厚度为蒸发的速率为第五金属层6的厚度为蒸发的速率为

(7)出炉检测。

实施例4

1.金属化结构

本实施例的共晶焊的硅片背面金属化结构，包括材质为铬的第一金属层2、材质为镍的第二金属层3、材质为银的第三金属层4、材质为锡铜合金的第四金属层5和材质为银的第五金属层6。

2.加工工艺步骤为：

(1)准备锡锑合金，锡锑合金中锡的重量百分比为90％，锑的重量百分比为10％；

(2)对硅片1的正面进行贴膜处理，然后对边缘进行修膜检验；

(3)对硅片1的背面衬底进行减薄处理，处理后，对正面去除贴膜；

(4)对硅片1清洗；

(5)清洗后将硅片1放入蒸发炉内；

(6)对背面进行蒸发处理：第一金属层2的厚度为蒸发的速率为第二金属层3的厚度为蒸发的速率为第三金属层4的厚度为蒸发的速率为第四金属层5的厚度为蒸发的速率为第五金属层6的厚度为蒸发的速率为

(7)出炉检测。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明要求的保护范围之内。