一種芯片正面電極金屬化的方法及輔助裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種芯片正面電極金屬化的方法，包括：A、將待金屬化芯片正面向上和掩膜板從下至上疊放至槽狀對準(zhǔn)框架中，使該芯片正面電極圖形與掩膜板上鏤空的電極圖形完全對準(zhǔn)；B、將該對準(zhǔn)框架放置到蒸發(fā)或?yàn)R射設(shè)備樣品臺上進(jìn)行蒸發(fā)或?yàn)R射，在該芯片正面電極圖形處生成所需要的金屬層。本發(fā)明同時(shí)公開了兩種用于上述方法的輔助裝置，均包括掩膜板和槽狀對準(zhǔn)框架。應(yīng)用本發(fā)明，能夠簡化芯片正面電極金屬化加工工藝，降低加工對操作環(huán)境的要求。
【專利說明】一種芯片正面電極金屬化的方法及輔助裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工工藝技術(shù)，特別涉及一種芯片正面電極金屬化的方法及輔 助裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了雙面冷卻結(jié)構(gòu)的模塊封裝技術(shù)，這種封裝方式能 夠提高模塊，特別是功率半導(dǎo)體模塊，例如:絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)模塊的散熱功能。
[0003]IGBT芯片中柵極和發(fā)射極位于正面，芯片背面為集電極。新型雙面冷卻封裝要求 芯片正面電極要以焊接的方式與模塊其它部分，如DBC覆銅層等連接，不僅實(shí)現(xiàn)電氣連接， 還要實(shí)現(xiàn)散熱功能?，F(xiàn)有芯片的正面電極使用鋁電極，鋁電極不能實(shí)現(xiàn)直接與覆銅層的焊 接，要完成焊接，必須在鋁電極上蒸鍍或?yàn)R射其它金屬層，這個(gè)過程稱為正面電極金屬化， 它是雙面冷卻結(jié)構(gòu)必須的制作過程。
[0004]目前，芯片正面電極金屬化采用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體加工方法實(shí)現(xiàn)，包括如下步驟:
[0005]步驟1、在芯片正面涂覆光刻膠；
[0006]步驟2、利用掩膜板光刻涂覆有光刻膠的芯片；
[0007]步驟3、將芯片置于顯影液中，使其在顯影液中顯影，在光刻膠上定義出電極圖 形；
[0008]步驟4、在芯片正面蒸鍍或?yàn)R射適合焊接的金屬層；
[0009]步驟5、去除光刻膠。
[0010]這種傳統(tǒng)的半導(dǎo)體加工方法，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)芯片正面電極金屬化，但是有如下的 缺陷:
[0011]1、工藝步驟復(fù)雜，要求具備勻膠機(jī)、光刻機(jī)等設(shè)備；
[0012]2、半導(dǎo)體加工要求的操作環(huán)境很苛刻，一般的封裝廠房滿足不了要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0013]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種芯片正面電極金屬化的方法及輔助裝 置，以簡化芯片加工工藝。
[0014]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的芯片正面電極金屬化的方法，包括如下步驟:
[0015]A、將待金屬化芯片正面向上和掩膜板從下至上疊放至槽狀對準(zhǔn)框架中，使該芯片 正面電極圖形與掩膜板上鏤空的電極圖形完全對準(zhǔn)；
[0016]B、將該對準(zhǔn)框架放置到蒸發(fā)或?yàn)R射設(shè)備樣品臺上進(jìn)行蒸發(fā)或?yàn)R射，在該芯片正面 電極圖形處生成所需要的金屬層。
[0017]較佳地，所述掩膜板為金屬掩膜板。
[0018]較佳地，預(yù)先采用激光切割或電火花加工方法，在與待金屬化芯片尺寸相同的金 屬板上切割出與待金屬化的芯片正面電極圖形完全相同的鏤空電極圖形，形成與該待金屬 化芯片對應(yīng)的金屬掩膜板。[0019]較佳地，所述槽狀對準(zhǔn)框架包括一底板和在底板上用于放置待金屬化芯片和掩膜板的一個(gè)凹槽。
[0020]較佳地，所述凹槽設(shè)置在底板中間的位置；該凹槽的深度使得待金屬化芯片和掩膜板放置其中時(shí)位置固定；該凹槽的形狀和尺寸與待金屬化的芯片的形狀和尺寸相配合。
[0021]較佳地，所述槽狀對準(zhǔn)框架包括一底板和在底板中均勻排布的多個(gè)凹槽；該底板的形狀和尺寸與蒸發(fā)或?yàn)R射設(shè)備樣品臺的形狀和尺寸相配合；每個(gè)凹槽的深度使得待金屬化芯片和掩膜板放置其中時(shí)位置固定；每個(gè)凹槽的形狀和尺寸與待金屬化的芯片的形狀和尺寸相配合。
[0022]較佳地，所述待金屬化芯片為欲封裝為雙面冷卻結(jié)構(gòu)的絕緣柵雙極型晶體管芯片；具有相同形狀、尺寸和正面電極圖形的絕緣柵雙極型晶體管芯片使用相同的掩膜板；具有相同形狀和尺寸的絕緣柵雙極型晶體管芯片使用相同的槽狀對準(zhǔn)框架。
[0023]本發(fā)明還提供了一種用于上述芯片正面電極金屬化的方法的輔助裝置，包括:掩膜板和槽狀對準(zhǔn)框架；
[0024]所述掩膜板為與待金屬化芯片尺寸相同的板，其具有與待金屬化的芯片正面電極圖形完全相同的鏤空電極圖形；
[0025]所述槽狀對準(zhǔn)框架包括一底板和在底板中間位置的一個(gè)凹槽；該凹槽的深度使得待金屬化芯片和掩膜板放置其中時(shí)位置固定；該凹槽的形狀和尺寸與待金屬化的芯片的形狀和尺寸相配合。
[0026]本發(fā)明還提供了另一種用于上述芯片正面電極金屬化的方法的輔助裝置，包括:掩膜板和槽狀對準(zhǔn)框架；
[0027]所述掩膜板為與待金屬化芯片尺寸相同的板，其具有與待金屬化的芯片正面電極圖形完全相同的鏤空電極圖形；
[0028]所述槽狀對準(zhǔn)框架包括一底板和在底板中均勻排布的多個(gè)凹槽；該底板的形狀和尺寸與蒸發(fā)或?yàn)R射設(shè)備樣品臺的形狀和尺寸相配合；每個(gè)凹槽的深度使得待金屬化芯片和掩膜板放置其中時(shí)位置固定；每個(gè)凹槽的形狀和尺寸與待金屬化的芯片的形狀和尺寸相配
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[0029]較佳地，所述掩膜板為金屬掩膜板。
[0030]由上述的技術(shù)方案可見，本發(fā)明的這種芯片正面電極金屬化的方法及輔助裝置，將待金屬化芯片正面向上和掩膜板從下至上疊放至對準(zhǔn)框架中，使該芯片正面電極圖形與掩膜板上鏤空的電極圖形完全對準(zhǔn)；然后，直接將該對準(zhǔn)框架放置到蒸發(fā)或?yàn)R射設(shè)備樣品臺上進(jìn)行蒸發(fā)或?yàn)R射，在該芯片正面電極圖形處生成所需要的金屬層。無需使用勻膠機(jī)、光刻機(jī)等設(shè)備，省去了涂覆光刻膠、光刻、顯影及去除光刻膠的工藝步驟，從而簡化了芯片正面電極金屬化加工工藝，降低了加工對操作環(huán)境的要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明芯片正面電極金屬化的方法一較佳實(shí)施例的流程圖；
[0032]圖2為圖1所示實(shí)施例采用的輔助裝置的示意圖；
[0033]圖3為圖2所示輔助裝置中槽狀對準(zhǔn)框架的俯視圖；
[0034]圖4為第二種槽狀對準(zhǔn)框架的俯視圖。【具體實(shí)施方式】
[0035]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0036]本發(fā)明提供一種芯片正面電極金屬化的方法及輔助裝置，以簡化芯片加工工藝。
[0037]如圖1所示，本發(fā)明芯片正面電極金屬化的方法一較佳實(shí)施例包括如下步驟:
[0038]步驟101、預(yù)先針對各種待金屬化芯片加工對應(yīng)的輔助裝置。
[0039]如圖2所示，本實(shí)施例中的輔助裝置包括:掩膜板21和槽狀對準(zhǔn)框架23。其中，掩膜板21為與待金屬化芯片22尺寸相同的板，其具有與待金屬化的芯片22正面電極圖形完全相同的鏤空電極圖形。
[0040]為了加工方便，本實(shí)施例中的掩膜板采用易加工的金屬，如紫銅、鋁等制造，實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)實(shí)際情況選用其他材料實(shí)現(xiàn)。
[0041]金屬掩膜板可以采用激光切割或電火花加工方法，在與待金屬化芯片尺寸相同的金屬板上切割出與待金屬化的芯片正面電極圖形完全相同的鏤空電極圖形而形成。
[0042]本實(shí)施例中，槽狀對準(zhǔn)框架可以由兩種方式實(shí)現(xiàn):一種如圖2所示，在一塊較厚的金屬底板上挖出用于放置待金屬化芯片和掩膜板的一個(gè)凹槽。具體如圖3所示，該槽狀對準(zhǔn)框架300的凹槽302設(shè)置在底板301中間的位置，其深度可以為待金屬化芯片的厚度與掩膜板厚度之和，也可以略小于它們的厚度之和，只要保證待金屬化芯片和掩膜板放置其中后位置固定即可。該凹槽302的形狀和尺寸與待金屬化的芯片的形狀和尺寸相配合。
[0043]第二種槽狀對準(zhǔn)框架如圖4所示，該槽狀對準(zhǔn)框架400包括一底板401和在底板中均勻排布的多個(gè)凹槽402。該底板401的形狀和尺寸與蒸發(fā)或?yàn)R射設(shè)備樣品臺的形狀和尺寸相配合，每個(gè)凹槽402的深度、形狀尺寸等均可以與圖3所示的槽狀對準(zhǔn)框架的凹槽302相同，這里不再贅述。
[0044]本實(shí)施例中，針對具有相同形狀、尺寸和正面電極圖形的待金屬化芯片可以設(shè)計(jì)和使用相同的掩膜板；針對具有相同形狀和尺寸的待金屬化芯片可以設(shè)計(jì)和使用相同的槽狀對準(zhǔn)框架。如圖1所示，在制造出合適的掩膜板和槽狀對準(zhǔn)框架后，就可以進(jìn)行芯片正面電極金屬化了，具體包括:
[0045]步驟102、將待金屬化芯片正面向上和掩膜板從下至上疊放至槽狀對準(zhǔn)框架中，使該芯片正面電極圖形與掩膜板上鏤空的電極圖形完全對準(zhǔn)。
[0046]步驟103、將該對準(zhǔn)框架放置到蒸發(fā)或?yàn)R射設(shè)備樣品臺上進(jìn)行蒸發(fā)或?yàn)R射，在該芯片正面電極圖形處生成所需要的金屬層。
[0047]在芯片金屬化完成后，可以使用常用的工具將芯片和掩膜板從槽狀對準(zhǔn)框架取出。
[0048]本實(shí)施例中的待金屬化芯片為欲封裝為雙面冷卻結(jié)構(gòu)的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)芯片。本發(fā)明的這種芯片正面電極金屬化的方法，非常適合對IGBT芯片的正面電極進(jìn)行金屬化。
[0049]本實(shí)施例中，使用的蒸發(fā)或?yàn)R射設(shè)備均屬于現(xiàn)有技術(shù)常用設(shè)備。[0050]本實(shí)施例中的槽狀對準(zhǔn)框架和掩膜板都采用機(jī)械加工，成本很低，容易獲得。
[0051]由上述的實(shí)施例可見，本發(fā)明的這種芯片正面電極金屬化的方法及輔助裝置，省 去了傳統(tǒng)正面電極金屬化工藝中必不可少的涂光刻膠、光刻、顯影、去光刻膠等工藝步驟。 應(yīng)用本發(fā)明的方法和輔助裝置可以直接采用蒸發(fā)或?yàn)R射的加工方法得到特定形狀的電極 鍍膜層，操作簡便，減少了所需要的加工設(shè)備，降低了對加工環(huán)境的要求，節(jié)省了工藝環(huán)節(jié)， 增加了可靠性，降低了制作成本。
【權(quán)利要求】
1.一種芯片正面電極金屬化的方法，其特征在于，包括如下步驟: A、將待金屬化芯片正面向上和掩膜板從下至上疊放至槽狀對準(zhǔn)框架中，使該芯片正面電極圖形與掩膜板上鏤空的電極圖形完全對準(zhǔn)； B、將該對準(zhǔn)框架放置到蒸發(fā)或?yàn)R射設(shè)備樣品臺上進(jìn)行蒸發(fā)或?yàn)R射，在該芯片正面電極圖形處生成所需要的金屬層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述掩膜板為金屬掩膜板。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:預(yù)先采用激光切割或電火花加工方法，在與待金屬化芯片尺寸相同的金屬板上切割出與待金屬化的芯片正面電極圖形完全相同的鏤空電極圖形，形成與該待金屬化芯片對應(yīng)的金屬掩膜板。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述槽狀對準(zhǔn)框架包括一底板和在底板上用于放置待金屬化芯片和掩膜板的一個(gè)凹槽。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于:所述凹槽設(shè)置在底板中間的位置； 該凹槽的深度使得待金屬化芯片和掩膜板放置其中時(shí)位置固定； 該凹槽的形狀和尺寸與待金屬化的芯片的形狀和尺寸相配合。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述槽狀對準(zhǔn)框架包括一底板和在底板中均勻排布的多個(gè)凹槽；該底板的形狀和尺寸與蒸發(fā)或?yàn)R射設(shè)備樣品臺的形狀和尺寸相配合； 每個(gè)凹槽的深度使得待金屬化芯片和掩膜板放置其中時(shí)位置固定； 每個(gè)凹槽的形狀和尺寸與待金屬化的芯片的形狀和尺寸相配合。
7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于:所述待金屬化芯片為欲封裝為雙面冷卻結(jié)構(gòu)的絕緣柵雙極型晶體管芯片； 具有相同形狀、尺寸和正面電極圖形的絕緣柵雙極型晶體管芯片使用相同的掩膜板；具有相同形狀和尺寸的絕緣柵雙極型晶體管芯片使用相同的槽狀對準(zhǔn)框架。
8.一種用于權(quán)利要求1所述芯片正面電極金屬化的方法的輔助裝置，其特征在于，包括:掩膜板和槽狀對準(zhǔn)框架； 所述掩膜板為與待金屬化芯片尺寸相同的板，其具有與待金屬化的芯片正面電極圖形完全相同的鏤空電極圖形； 所述槽狀對準(zhǔn)框架包括一底板和在底板中間位置的一個(gè)凹槽； 該凹槽的深度使得待金屬化芯片和掩膜板放置其中時(shí)位置固定； 該凹槽的形狀和尺寸與待金屬化的芯片的形狀和尺寸相配合。
9.一種用于權(quán)利要求1所述芯片正面電極金屬化的方法的輔助裝置，其特征在于，包括:掩膜板和槽狀對準(zhǔn)框架； 所述掩膜板為與待金屬化芯片尺寸相同的板，其具有與待金屬化的芯片正面電極圖形完全相同的鏤空電極圖形； 所述槽狀對準(zhǔn)框架包括一底板和在底板中均勻排布的多個(gè)凹槽；該底板的形狀和尺寸與蒸發(fā)或?yàn)R射設(shè)備樣品臺的形狀和尺寸相配合； 每個(gè)凹槽的深度使得待金屬化芯片和掩膜板放置其中時(shí)位置固定； 每個(gè)凹槽的形狀和尺寸與待金屬化的芯片的形狀和尺寸相配合。
10.如權(quán)利要求8或9所述的輔助裝置，其特征在于:所述掩膜板為金屬掩膜板。
【文檔編號】C23C14/04GK103578962SQ201210254539
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月20日
【發(fā)明者】靳鵬云, 鄭利兵, 韓立, 王春雷, 方化潮 申請人:中國科學(xué)院電工研究所