一种半导体器件散热模块的焊料分布的制作方法
【技术领域】
[0001]一种半导体器件散热模块的焊料分布，属于半导体器件制造领域，涉及一种半导体器件散热模块的制备工艺。
【背景技术】
[0002]半导体器件是指利用半导体材料制备出来的分立器件。根据不同的半导体材料，不同的工艺和几何结构，科研人员已经研制出了各种各样功能各异的半导体器件。这些半导体器件广泛应用于信息存储、通信、军事和医疗等领域。这就要求半导体器件具有性能优异、体积小、重量轻和功耗低等特点。为了实现上述目标，对半导体器件散热模块的制备工艺提出了很高的要求。
[0003]影响半导体器件制备工艺中最为主要的因素是烧结工艺。目前，半导体器件散热模块的制备工艺中最为主要的是对于半导体器件的烧结工艺，无论是回流焊技术或者其他的烧结方式，都是利用加热的原理将管芯烧结到热沉上，但是，在烧结过程中，由于焊料熔融后冷却会出现焊料隆起成球状的现象，容易攀爬至管芯的有源区从而造成芯片短路或者阻挡芯片出光的现象，这些都会严重影响半导体器件的成品率、可靠性和稳定性。
【发明内容】
[0004]为了解决上述由于热沉和管芯在烧结过程中容易引起的焊料隆起，向管芯攀爬从而造成管芯短路或者挡光的问题，本发明提供了一种半导体器件散热模块的焊料分布结构，可以有效地引导焊料在烧结时向热沉方向流动，防止焊料降温后冷却成球状，并攀爬至管芯造成挡光和芯片短路现象，有效地解决了现有半导体器件烧结过程中出现短路或者挡光的问题，提高了器件的成品率、可靠性和稳定性。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供了一种半导体器件散热模块的焊料分布结构，该结构包括热沉(I)、第一焊料层(2)、第二焊料层(3)、芯片(4);第一焊料层(2)设置在热沉
(I)上方，第二焊料层(3)设置在热沉⑴的侧面并与第一焊料层⑵连接，芯片⑷设置在在第一焊料层(2)上方，为上下电极结构。
[0006]所述的热沉(I)为具有散热能力的热沉材料，热沉材料为铜或钨铜或钼铜或陶瓷材料或金刚石或Si或SiC或AlSiC或CuW90或CuW55 ;陶瓷材料为粘土或氧化铝或高岭土或氮化铝或氮化硅或碳化硅或六方氮化硼。
[0007]所述第一焊料层(2)为能够起到连接芯片与热沉作用的焊料材料，焊料材料为In或SnPb或AuSn或AgSn或SnAgCu或Pb-Sn合金或焊锡或导电银楽。
[0008]所述第二焊料层(3)为能够起到连接芯片与热沉作用的焊料材料，焊料材料为In或SnPb或AuSn或AgSn或SnAgCu或Pb-Sn合金或焊锡或导电银楽。
[0009]所述第一焊料层(2)和第二焊料层(3)为同一种材料或不同种材料。
[0010]所述芯片(4)是半导体器件，半导体器件是半导体发光二极管或光电探测器或半导体激光器或光电池或集成电路或其他半导体器件。
[0011]所述第二焊料层(3)的形状是矩形或梯形或弧形或不规则形状。
[0012]所述第二焊料层(3)的竖直长度大于第一焊料层(2)的厚度。
[0013]本发明的有益效果是:在热沉I 一侧面也生长了一层第二焊料层3，第二焊料层3的作用主要是在烧结过程中引导隆起的第一焊料层2向热沉I 一侧流动，从而有效的阻止了第一焊料层2向管芯4方向攀爬，实施效果对比如附图2所示，这样便可以有效的防止由于第一焊料层2向管芯4方向攀爬造成管芯4短路或者挡光的问题，提高了器件的成品率、可靠性和稳定性。
【附图说明】
[0014]图1:烧结后管芯与热沉的侧视图。
[0015]图2:实施效果对比图。
[0016]图3:采用本发明焊料分布的半导体激光器芯片。
[0017]图中:1、热沉，2、第一焊料层，3、第二焊料层，4、管芯，5、合金过程中隆起的焊料，
6、铜热沉，7、陶瓷片，8、铜带，9、陶瓷片上的金层，10、金线，11、半导体激光器芯片，12、第一铟层，13、第二铟层。
【具体实施方式】
[0018]本发明提供的改进的半导体器件的焊料分布结构，提供一种具体的实施方式，以半导体激光器为例，铟为焊料，在铜热沉上进行烧结，包括:
[0019]SI对铜热沉(6)进行清洗处理，从而去除铜热沉(6)表面的氧化铜，清洗完后用去离子水冲洗；
[0020]S2将清洗处理完的铜热沉(6)放置蒸发台上，在铜热沉(6)的表面蒸镀一层金；
[0021]S3将表面蒸镀上金层的铜热沉(6)放置在镀铟液中，采用电化学的方法在镀金的铜热沉(6)上放置管芯一面蒸镀一层第一铟层(12);
[0022]S4按上述S3所述的电化学方法，用特定的夹具在表面蒸镀上金层的铜热沉(6)靠近出光面一侧蒸镀一层第二铟层(13)，第二铟层(13)的作用主要是为了在后续的合金过程中引导隆起的第一铟层(12)向铜热沉(6) —侧流动，从而有效的阻止了第一铟层(12)向半导体激光器芯片(11)方向攀爬；
[0023]S5利用磁控溅射将陶瓷片(7)的正反两面溅射厚金，从而形成陶瓷片上的金层
(9)ο陶瓷片上的金层(9)的作用主要是为了将半导体激光器芯片(11)的P极和N极引出到测试设备上进行测试；
[0024]S6将蒸镀好铟层的铜热沉(6)放在夹具的固定槽里，用吸附机在显微镜下将半导体激光器芯片(11)放在铜热沉(6)上，在此处需要确保半导体激光器芯片(11)的出光面与铜热沉(6)边缘对齐；同时，用吸附机在显微镜下将陶瓷片(7)放在铜热沉(6)上，然后将夹具推到加热炉中，通入氮气将加热炉中的空气排空，将加热炉合金；
[0025]S7合金结束后，将金线(10)从陶瓷片(7)引到半导体激光器芯片(11)上，然后在陶瓷片(7)上引出铜带(8)，然后将器件装配到T0-3基座上，最后用半导体激光器测试仪进行测试。
【主权项】
1.一种半导体器件散热模块的焊料分布结构，其特征在于:该结构包括热沉(1)、第一焊料层(2)、第二焊料层(3)、芯片(4);第一焊料层(2)设置在热沉(I)上方，第二焊料层(3)设置在热沉⑴的侧面并与第一焊料层(2)连接，芯片⑷设置在在第一焊料层⑵上方，为上下电极结构。2.根据权利要求1所述的一种半导体器件散热模块的焊料分布结构，其特征在于:所述的热沉(I)为具有散热能力的热沉材料，热沉材料为铜或钨铜或钼铜或陶瓷材料或金刚石或Si或SiC或AlSiC或CuW90或CuW55 ;陶瓷材料为粘土或氧化铝或高岭土或氮化铝或氮化硅或碳化硅或六方氮化硼。3.根据权利要求1所述的一种半导体器件散热模块的焊料分布结构，其特征在于:所述第一焊料层(2)为能够起到连接芯片与热沉作用的焊料材料，焊料材料为In或SnPb或AuSn或AgSn或SnAgCu或Pb-Sn合金或焊锡或导电银楽。4.根据权利要求1所述的一种半导体器件散热模块的焊料分布结构，其特征在于:所述第二焊料层(3)为能够起到连接芯片与热沉作用的焊料材料，焊料材料为In或SnPb或AuSn或AgSn或SnAgCu或Pb-Sn合金或焊锡或导电银楽。5.根据权利要求1所述的一种半导体器件散热模块的焊料分布结构，其特征在于:所述第一焊料层(2)和第二焊料层(3)为同一种材料或不同种材料。6.根据权利要求1所述的一种半导体器件散热模块的焊料分布结构，其特征在于:所述芯片(4)是半导体器件，半导体器件是半导体发光二极管或光电探测器或半导体激光器或光电池或集成电路或其他半导体器件。7.根据权利要求1所述的一种半导体器件散热模块的焊料分布结构，其特征在于:所述第二焊料层(3)的形状是矩形或梯形或弧形或不规则形状。8.根据权利要求1所述的一种半导体器件散热模块的焊料分布结构，其特征在于:所述第二焊料层(3)的竖直长度大于第一焊料层(2)的厚度。9.根据权利要求1所述的一种半导体器件散热模块的焊料分布结构，其特征在于:半导体激光器中，铟为焊料，在铜热沉上进行烧结，其实施过程包括如下， SI对铜热沉(6)进行清洗处理，从而去除铜热沉(6)表面的氧化铜，清洗完后用去离子水冲洗； S2将清洗处理完的铜热沉(6)放置蒸发台上，在铜热沉￠)的表面蒸镀一层金； S3将表面蒸镀上金层的铜热沉(6)放置在镀铟液中，采用电化学的方法在镀金的铜热沉(6)上放置管芯一面蒸镀一层第一铟层(12); S4按上述S3所述的电化学方法，用特定的夹具在表面蒸镀上金层的铜热沉(6)靠近出光面一侧蒸镀一层第二铟层(13)，第二铟层(13)的作用主要是为了在后续的合金过程中引导隆起的第一铟层(12)向铜热沉(6) —侧流动，从而有效的阻止了第一铟层(12)向半导体激光器芯片(11)方向攀爬； S5利用磁控溅射将陶瓷片(7)的正反两面溅射厚金，从而形成陶瓷片上的金层(9)。陶瓷片上的金层(9)的作用主要是为了将半导体激光器芯片(11)的P极和N极引出到测试设备上进行测试； S6将蒸镀好铟层的铜热沉(6)放在夹具的固定槽里，用吸附机在显微镜下将半导体激光器芯片(11)放在铜热沉(6)上，在此处需要确保半导体激光器芯片(11)的出光面与铜热沉(6)边缘对齐；同时，用吸附机在显微镜下将陶瓷片(7)放在铜热沉(6)上，然后将夹具推到加热炉中，通入氮气将加热炉中的空气排空，将加热炉合金； S7合金结束后，将金线(10)从陶瓷片(7)引到半导体激光器芯片(11)上，然后在陶瓷片(7)上引出铜带(8)，然后将器件装配到TO-3基座上，最后用半导体激光器测试仪进行测试。
【专利摘要】一种半导体器件散热模块的焊料分布结构，该结构包括热沉、第一焊料层、第二焊料层、芯片；第一焊料层设置在热沉上方，第二焊料层设置在热沉的侧面并与第一焊料层连接，芯片设置在第一焊料层上方，为上下电极结构。通过在热沉一侧面也生长了一层第二焊料层，第二焊料层的作用主要是在烧结过程中引导隆起的第一焊料层向热沉一侧流动，从而有效的阻止了第一焊料层向管芯方向攀爬，这样便可以有效的防止由于第一焊料层向管芯方向攀爬造成管芯短路或者挡光的问题，提高了器件的成品率、可靠性和稳定性。
【IPC分类】H01L23/367
【公开号】CN104966705
【申请号】CN201510409480
【发明人】崔碧峰, 李莎, 黄欣竹, 孔真真
【申请人】北京工业大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月13日