一种芯片正面电极金属化的方法及辅助装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种芯片正面电极金属化的方法，包括：A、将待金属化芯片正面向上和掩膜板从下至上叠放至槽状对准框架中，使该芯片正面电极图形与掩膜板上镂空的电极图形完全对准；B、将该对准框架放置到蒸发或溅射设备样品台上进行蒸发或溅射，在该芯片正面电极图形处生成所需要的金属层。本发明同时公开了两种用于上述方法的辅助装置，均包括掩膜板和槽状对准框架。应用本发明，能够简化芯片正面电极金属化加工工艺，降低加工对操作环境的要求。
【专利说明】一种芯片正面电极金属化的方法及辅助装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体加工工艺技术，特别涉及一种芯片正面电极金属化的方法及辅 助装置。
【背景技术】
[0002]随着半导体技术的发展，出现了双面冷却结构的模块封装技术，这种封装方式能 够提高模块，特别是功率半导体模块，例如:绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的散热功能。
[0003]IGBT芯片中栅极和发射极位于正面，芯片背面为集电极。新型双面冷却封装要求 芯片正面电极要以焊接的方式与模块其它部分，如DBC覆铜层等连接，不仅实现电气连接， 还要实现散热功能。现有芯片的正面电极使用铝电极，铝电极不能实现直接与覆铜层的焊 接，要完成焊接，必须在铝电极上蒸镀或溅射其它金属层，这个过程称为正面电极金属化， 它是双面冷却结构必须的制作过程。
[0004]目前，芯片正面电极金属化采用传统的半导体加工方法实现，包括如下步骤:
[0005]步骤1、在芯片正面涂覆光刻胶；
[0006]步骤2、利用掩膜板光刻涂覆有光刻胶的芯片；
[0007]步骤3、将芯片置于显影液中，使其在显影液中显影，在光刻胶上定义出电极图 形；
[0008]步骤4、在芯片正面蒸镀或溅射适合焊接的金属层；
[0009]步骤5、去除光刻胶。
[0010]这种传统的半导体加工方法，虽然能够实现芯片正面电极金属化，但是有如下的 缺陷:
[0011]1、工艺步骤复杂，要求具备匀胶机、光刻机等设备；
[0012]2、半导体加工要求的操作环境很苛刻，一般的封装厂房满足不了要求。
【发明内容】
[0013]有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种芯片正面电极金属化的方法及辅助装 置，以简化芯片加工工艺。
[0014]为实现上述目的，本发明提供的芯片正面电极金属化的方法，包括如下步骤:
[0015]A、将待金属化芯片正面向上和掩膜板从下至上叠放至槽状对准框架中，使该芯片 正面电极图形与掩膜板上镂空的电极图形完全对准；
[0016]B、将该对准框架放置到蒸发或溅射设备样品台上进行蒸发或溅射，在该芯片正面 电极图形处生成所需要的金属层。
[0017]较佳地，所述掩膜板为金属掩膜板。
[0018]较佳地，预先采用激光切割或电火花加工方法，在与待金属化芯片尺寸相同的金 属板上切割出与待金属化的芯片正面电极图形完全相同的镂空电极图形，形成与该待金属 化芯片对应的金属掩膜板。[0019]较佳地，所述槽状对准框架包括一底板和在底板上用于放置待金属化芯片和掩膜板的一个凹槽。
[0020]较佳地，所述凹槽设置在底板中间的位置；该凹槽的深度使得待金属化芯片和掩膜板放置其中时位置固定；该凹槽的形状和尺寸与待金属化的芯片的形状和尺寸相配合。
[0021]较佳地，所述槽状对准框架包括一底板和在底板中均匀排布的多个凹槽；该底板的形状和尺寸与蒸发或溅射设备样品台的形状和尺寸相配合；每个凹槽的深度使得待金属化芯片和掩膜板放置其中时位置固定；每个凹槽的形状和尺寸与待金属化的芯片的形状和尺寸相配合。
[0022]较佳地，所述待金属化芯片为欲封装为双面冷却结构的绝缘栅双极型晶体管芯片；具有相同形状、尺寸和正面电极图形的绝缘栅双极型晶体管芯片使用相同的掩膜板；具有相同形状和尺寸的绝缘栅双极型晶体管芯片使用相同的槽状对准框架。
[0023]本发明还提供了一种用于上述芯片正面电极金属化的方法的辅助装置，包括:掩膜板和槽状对准框架；
[0024]所述掩膜板为与待金属化芯片尺寸相同的板，其具有与待金属化的芯片正面电极图形完全相同的镂空电极图形；
[0025]所述槽状对准框架包括一底板和在底板中间位置的一个凹槽；该凹槽的深度使得待金属化芯片和掩膜板放置其中时位置固定；该凹槽的形状和尺寸与待金属化的芯片的形状和尺寸相配合。
[0026]本发明还提供了另一种用于上述芯片正面电极金属化的方法的辅助装置，包括:掩膜板和槽状对准框架；
[0027]所述掩膜板为与待金属化芯片尺寸相同的板，其具有与待金属化的芯片正面电极图形完全相同的镂空电极图形；
[0028]所述槽状对准框架包括一底板和在底板中均匀排布的多个凹槽；该底板的形状和尺寸与蒸发或溅射设备样品台的形状和尺寸相配合；每个凹槽的深度使得待金属化芯片和掩膜板放置其中时位置固定；每个凹槽的形状和尺寸与待金属化的芯片的形状和尺寸相配
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[0029]较佳地，所述掩膜板为金属掩膜板。
[0030]由上述的技术方案可见，本发明的这种芯片正面电极金属化的方法及辅助装置，将待金属化芯片正面向上和掩膜板从下至上叠放至对准框架中，使该芯片正面电极图形与掩膜板上镂空的电极图形完全对准；然后，直接将该对准框架放置到蒸发或溅射设备样品台上进行蒸发或溅射，在该芯片正面电极图形处生成所需要的金属层。无需使用匀胶机、光刻机等设备，省去了涂覆光刻胶、光刻、显影及去除光刻胶的工艺步骤，从而简化了芯片正面电极金属化加工工艺，降低了加工对操作环境的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为本发明芯片正面电极金属化的方法一较佳实施例的流程图；
[0032]图2为图1所示实施例采用的辅助装置的示意图；
[0033]图3为图2所示辅助装置中槽状对准框架的俯视图；
[0034]图4为第二种槽状对准框架的俯视图。【具体实施方式】
[0035]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]本发明提供一种芯片正面电极金属化的方法及辅助装置，以简化芯片加工工艺。
[0037]如图1所示，本发明芯片正面电极金属化的方法一较佳实施例包括如下步骤:
[0038]步骤101、预先针对各种待金属化芯片加工对应的辅助装置。
[0039]如图2所示，本实施例中的辅助装置包括:掩膜板21和槽状对准框架23。其中，掩膜板21为与待金属化芯片22尺寸相同的板，其具有与待金属化的芯片22正面电极图形完全相同的镂空电极图形。
[0040]为了加工方便，本实施例中的掩膜板采用易加工的金属，如紫铜、铝等制造，实际应用中可以根据实际情况选用其他材料实现。
[0041]金属掩膜板可以采用激光切割或电火花加工方法，在与待金属化芯片尺寸相同的金属板上切割出与待金属化的芯片正面电极图形完全相同的镂空电极图形而形成。
[0042]本实施例中，槽状对准框架可以由两种方式实现:一种如图2所示，在一块较厚的金属底板上挖出用于放置待金属化芯片和掩膜板的一个凹槽。具体如图3所示，该槽状对准框架300的凹槽302设置在底板301中间的位置，其深度可以为待金属化芯片的厚度与掩膜板厚度之和，也可以略小于它们的厚度之和，只要保证待金属化芯片和掩膜板放置其中后位置固定即可。该凹槽302的形状和尺寸与待金属化的芯片的形状和尺寸相配合。
[0043]第二种槽状对准框架如图4所示，该槽状对准框架400包括一底板401和在底板中均匀排布的多个凹槽402。该底板401的形状和尺寸与蒸发或溅射设备样品台的形状和尺寸相配合，每个凹槽402的深度、形状尺寸等均可以与图3所示的槽状对准框架的凹槽302相同，这里不再赘述。
[0044]本实施例中，针对具有相同形状、尺寸和正面电极图形的待金属化芯片可以设计和使用相同的掩膜板；针对具有相同形状和尺寸的待金属化芯片可以设计和使用相同的槽状对准框架。如图1所示，在制造出合适的掩膜板和槽状对准框架后，就可以进行芯片正面电极金属化了，具体包括:
[0045]步骤102、将待金属化芯片正面向上和掩膜板从下至上叠放至槽状对准框架中，使该芯片正面电极图形与掩膜板上镂空的电极图形完全对准。
[0046]步骤103、将该对准框架放置到蒸发或溅射设备样品台上进行蒸发或溅射，在该芯片正面电极图形处生成所需要的金属层。
[0047]在芯片金属化完成后，可以使用常用的工具将芯片和掩膜板从槽状对准框架取出。
[0048]本实施例中的待金属化芯片为欲封装为双面冷却结构的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)芯片。本发明的这种芯片正面电极金属化的方法，非常适合对IGBT芯片的正面电极进行金属化。
[0049]本实施例中，使用的蒸发或溅射设备均属于现有技术常用设备。[0050]本实施例中的槽状对准框架和掩膜板都采用机械加工，成本很低，容易获得。
[0051]由上述的实施例可见，本发明的这种芯片正面电极金属化的方法及辅助装置，省 去了传统正面电极金属化工艺中必不可少的涂光刻胶、光刻、显影、去光刻胶等工艺步骤。 应用本发明的方法和辅助装置可以直接采用蒸发或溅射的加工方法得到特定形状的电极 镀膜层，操作简便，减少了所需要的加工设备，降低了对加工环境的要求，节省了工艺环节， 增加了可靠性，降低了制作成本。
【权利要求】
1.一种芯片正面电极金属化的方法，其特征在于，包括如下步骤: A、将待金属化芯片正面向上和掩膜板从下至上叠放至槽状对准框架中，使该芯片正面电极图形与掩膜板上镂空的电极图形完全对准； B、将该对准框架放置到蒸发或溅射设备样品台上进行蒸发或溅射，在该芯片正面电极图形处生成所需要的金属层。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述掩膜板为金属掩膜板。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于:预先采用激光切割或电火花加工方法，在与待金属化芯片尺寸相同的金属板上切割出与待金属化的芯片正面电极图形完全相同的镂空电极图形，形成与该待金属化芯片对应的金属掩膜板。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述槽状对准框架包括一底板和在底板上用于放置待金属化芯片和掩膜板的一个凹槽。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于:所述凹槽设置在底板中间的位置； 该凹槽的深度使得待金属化芯片和掩膜板放置其中时位置固定； 该凹槽的形状和尺寸与待金属化的芯片的形状和尺寸相配合。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述槽状对准框架包括一底板和在底板中均匀排布的多个凹槽；该底板的形状和尺寸与蒸发或溅射设备样品台的形状和尺寸相配合； 每个凹槽的深度使得待金属化芯片和掩膜板放置其中时位置固定； 每个凹槽的形状和尺寸与待金属化的芯片的形状和尺寸相配合。
7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于:所述待金属化芯片为欲封装为双面冷却结构的绝缘栅双极型晶体管芯片； 具有相同形状、尺寸和正面电极图形的绝缘栅双极型晶体管芯片使用相同的掩膜板；具有相同形状和尺寸的绝缘栅双极型晶体管芯片使用相同的槽状对准框架。
8.一种用于权利要求1所述芯片正面电极金属化的方法的辅助装置，其特征在于，包括:掩膜板和槽状对准框架； 所述掩膜板为与待金属化芯片尺寸相同的板，其具有与待金属化的芯片正面电极图形完全相同的镂空电极图形； 所述槽状对准框架包括一底板和在底板中间位置的一个凹槽； 该凹槽的深度使得待金属化芯片和掩膜板放置其中时位置固定； 该凹槽的形状和尺寸与待金属化的芯片的形状和尺寸相配合。
9.一种用于权利要求1所述芯片正面电极金属化的方法的辅助装置，其特征在于，包括:掩膜板和槽状对准框架； 所述掩膜板为与待金属化芯片尺寸相同的板，其具有与待金属化的芯片正面电极图形完全相同的镂空电极图形； 所述槽状对准框架包括一底板和在底板中均匀排布的多个凹槽；该底板的形状和尺寸与蒸发或溅射设备样品台的形状和尺寸相配合； 每个凹槽的深度使得待金属化芯片和掩膜板放置其中时位置固定； 每个凹槽的形状和尺寸与待金属化的芯片的形状和尺寸相配合。
10.如权利要求8或9所述的辅助装置，其特征在于:所述掩膜板为金属掩膜板。
【文档编号】C23C14/04GK103578962SQ201210254539
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月20日 优先权日:2012年7月20日
【发明者】靳鹏云, 郑利兵, 韩立, 王春雷, 方化潮 申请人:中国科学院电工研究所