半导体芯片及其制备方法

1.本公开涉及半导体芯片领域，尤其涉及一种电极层形成多个孔的半导体芯片及其制备方法。


背景技术：

2.半导体芯片由于体积小、用途广且制造成本已广泛用于电子工业中。导电浆料作为半导体芯片电极的封装的关键材料，由于导电浆料本身存在的大粒径颗粒，导致导电浆料在封装半导体芯片电极后导电浆料和电极之间存在空隙，封装后存在导电浆料与芯片电极之间的连接力不强的问题，使半导体芯片的电性不够稳定。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本公开的主要目的在于提供一种半导体芯片及其制备方法，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。
4.根据本公开的一个方面，提供了一种半导体芯片，包括：基层芯片，以及电极层，设置在所述基层芯片上，其中，所述电极层形成多个孔；其中，所述电极层的熔点小于300℃，并且由锡、铟合金材料和锡合金材料中的一种制成。
5.在本公开的一些实施例中，多个所述孔的尺寸范围为0.1μm～10μm。
6.在本公开的一些实施例中，多个所述孔的形状包括球形和椭球形中的至少一种。
7.在本公开的一些实施例中，所述基层芯片包括硅基集成电路、氮化镓二极管、砷化镓二极管、磷化铟二极管、碳化硅二极管、三极管集成电路和发光二极管中的任意一个。
8.在本公开的一些实施例中，所述基层芯片为直径在50mm到400mm的晶圆片或边长10mm到400mm的晶方片。
9.根据本公开的另一个方面，提供了一种如上述的半导体芯片的制备方法，包括：步骤s1：将颗粒物粘附在胶膜上；步骤s2：将带有所述颗粒物的所述胶膜贴覆在带有初始电极的基层芯片上，所述初始电极的熔点低于所述胶膜的熔点；步骤s3：将所述胶膜、所述颗粒物、所述初始电极和所述基层芯片压合，通过加热将所述初始电极融化，使得所述胶膜上的所述颗粒物陷入融化的初始电极中；步骤s4：使所述初始电极固化，使得所述颗粒物固定在所述初始电极中；步骤s5：移去所述胶膜，形成过渡芯片；以及步骤s6：将所述过渡芯片放入腐蚀液中腐蚀所述颗粒物，形成所述半导体芯片。
10.在本公开的一些实施例中，所述胶膜的熔点大于300℃。
11.在本公开的一些实施例中，所述颗粒物为外径为1～5μm的铜球；和/或在步骤s3中，在温度为230～260℃环境下将所述胶膜、所述颗粒物、所述初始电极和所述基层芯片压合235～245s；和/或在所述步骤s6中，将所述过渡芯片放入三氯化铁腐蚀液中腐蚀所述颗粒物30～60s。
12.在本公开的一些实施例中，所述颗粒物为外径为5～10μm的树脂球；和/或在步骤s3中，在温度为170～190℃环境下将所述胶膜、所述颗粒物、所述初始电极和所述基层芯片
压合235～245s；和/或在所述步骤s6中，将所述过渡芯片放入丙酮腐蚀液腐蚀所述颗粒物500～650s。
13.根据本公开上述实施例的半导体芯片，通过表面多孔结构增大浆料与芯片电极的接触面积，同时表面多孔结构可以捕捉导电浆料中的导电颗粒，成为导电颗粒陷阱，增强导电浆料与芯片电极间的连接，便于半导体芯片与印刷银浆或其他导体颗粒浆料的连接。
附图说明
14.图1根据本公开示意性实施例的半导体芯片制作过程中在执行将颗粒物粘附在胶膜上步骤后的简单示意图；
15.图2根据本公开示意性实施例的半导体芯片的带有初始电极的基层芯片的简单示意图；
16.图3根据本公开示意性实施例的半导体芯片制作过程中在执行将带有颗粒物的胶膜贴覆在带有初始电极的基层芯片上步骤后的简单示意图；
17.图4根据本公开示意性实施例的半导体芯片制作过程中在执行将颗粒物陷入融化的初始电极中，电极固化，移去胶膜上步骤后的简单示意图；以及
18.图5根据本公开示意性实施例的半导体芯片制作过程中在执行腐蚀颗粒物后形成的半导体芯片的简单结构图。
19.【附图标记说明】
20.1：基层芯片；
21.2：电极层；
22.21：孔；
23.3：颗粒物；
24.4：胶膜；
25.5：初始电极。
具体实施方式
26.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开作进一步的详细说明。但是，本公开能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本公开的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大，自始至终相同附图标记表示相同元件。
27.以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
28.在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
29.在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
30.为便于本领域技术人员理解本公开技术方案，现对如下技术术语进行解释说明。
31.在使用类似于“a、b和c等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有a、b和c中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有a、单独具有b、单独具有c、具有a和b、具有a和c、具有b和c、和/或具有a、b、c的系统等)。在使用类似于“a、b或c等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有a、b或c中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有a、单独具有b、单独具有c、具有a和b、具有a和c、具有b和c、和/或具有a、b、c的系统等)。
32.图5是根据本公开示意性实施例的半导体芯片的简易立体示意图。
33.本公开的实施例提供一种半导体芯片，如图5所示，该半导体芯片包括基层芯片1和设置在基层芯片1上的电极层2。
34.详细地，电极层2的熔点小于300℃，并且电极层2可以是由锡、铟合金材料和锡合金材料中的一种制成。电极层2形成多个孔21，每个孔21的尺寸范围可以为0.1μm～10μm，例如可以为：0.1μm、0.5μm、1.0μm、1.5μm、2.0μm、2.5μm、3.0μm、3.5μm、4.0μm、4.5μm、5.0μm、5.5μm、6.0μm、6.5μm、7.0μm、7.5μm、8.0μm、8.5μm、9.0μm、9.5μm、10μm。每个孔21的形状可以为球形和椭球形中的至少一种，也就是说这多个孔21可以是多个球形的或者是多个椭球形，也可以是球形和椭球形组合的图形。进一步地，每个孔21的形状也可以为其他孔21洞形状。
35.通过表面多孔结构增大浆料与芯片电极的接触面积，同时表面多孔结构可以捕捉导电浆料中的导电颗粒，成为导电颗粒陷阱，增强导电浆料与芯片电极间的连接，便于半导体芯片与印刷银浆或其他导体颗粒浆料的连接。
36.进一步地，基层芯片1可以为硅基集成电路、氮化镓二极管、砷化镓二极管、磷化铟二极管、碳化硅二极管、三极管集成电路和发光二极管中的任意一个，并且基层芯片1可以为直径在50mm到400mm的晶圆片或边长10mm到400mm的晶方片。
37.根据本公开的另一个方面还提供一种半导体芯片的制备方法，该方法包括：
38.步骤s1：将颗粒物3粘附在胶膜4上，如图1所示；
39.步骤s2：将带有颗粒物3的胶膜4贴覆在带有初始电极5的基层芯片1上，初始电极5的熔点低于胶膜4的熔点，如图3所示；
40.步骤s3：将胶膜4、颗粒物3、初始电极5和基层芯片1压合，通过加热将初始电极5融化，使得胶膜4上的颗粒物3陷入融化的初始电极5中；
41.步骤s4：使初始电极5固化，使得颗粒物3固定在初始电极5中；
42.步骤s5：移去胶膜4，形成过渡芯片，如图4所示；以及
43.步骤s6：将过渡芯片放入腐蚀液中腐蚀颗粒物3，形成半导体芯片，如图5所示。
44.在一种示例性实施例中，，胶膜4可以选择耐高温胶膜4，如选用熔点为大于300℃的材料，以保证在步骤3中的加热过程中胶膜4不被融化，同样的，颗粒物3也可以选择熔点为大于300℃的材料。
45.在一种示例性实施例中，颗粒物3为外径为1～5μm的铜球；和/或在步骤s3中，在温度为230-260℃环境下将胶膜4、颗粒物3、初始电极5和基层芯片1压合235～245s；和/或在步骤s6中，将过渡芯片放入三氯化铁腐蚀液中腐蚀颗粒物330～60s。
46.实例1：
47.在一种示例性实施例的半导体芯片的制备方法中，颗粒物3可以选用颗粒度为1～5μm的铜球，具体步骤如下：
48.步骤s1：将颗粒度为1～5μm的铜球粘附在耐高温胶膜4上；
49.步骤s2：将带有铜球的高温胶膜4贴覆在带有具有低熔点初始锡电极的芯片上；
50.步骤s3：将高温胶膜4、铜球、初始锡电极和芯片压合，在温度为230-260℃环境下回流235～245s(优选240s)，使得胶膜4上的铜球陷入融化的初始电极5中；
51.步骤s4：使初始电极5固化，使得铜球固定在初始电极5中；
52.步骤s5：移去耐高温胶带，形成过渡芯片；
53.步骤s6：将过渡芯片放入三氯化铁腐蚀液，腐蚀30-60s，取出并清洗干净，形成半导体芯片，其中，半导体芯片的电极形成多个尺寸约1～5μm微孔洞结构。
54.实例2：在一种示例性实施例的半导体芯片的制备方法中，颗粒物3为外径为5～10μm的树脂球；和/或在步骤s3中，在温度为170-190环境下将胶膜4、颗粒物3、初始电极5和基层芯片1压合235～245s；和/或在步骤s6中，将过渡芯片放入丙酮腐蚀液腐蚀颗粒物3约500～650s。
55.具体而言，半导体芯片的制备方法包括：步骤s1：将颗粒度为5～10μm的可溶性树脂球粘附在耐高温胶膜4上；
56.步骤s2：将带有可溶性树脂球的高温胶膜4贴覆在带有具有低熔点初始锡电极的芯片上；
57.步骤s3：将高温胶膜4、可溶性树脂球、初始锡电极和芯片压合，在温度为170-190℃环境下(优选180℃)回流235～245s(优选240s)，使得胶膜4上的可溶性树脂球陷入融化的初始电极5中；
58.步骤s4：使初始电极5固化，使得可溶性树脂球固定在初始电极5中；
59.步骤s5：移去耐高温胶带，形成过渡芯片；
60.步骤s6：将过渡芯片放入丙酮腐蚀液中，腐蚀500～650s(优选600s)，取出并清洗干净，形成半导体芯片，其中，半导体芯片的电极形成多个尺寸约5～10μm微孔洞结构。
61.还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造，并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。
62.除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到“约”的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中
±
10％的变化、在一些实施例中
±
5％的变化、在一些实施例中
±
1％的变化、在一些实施例中
±
0.5％的变化。
63.说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
64.此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
65.以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。