[发明专利]晶片低温接合的方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种聚光型太阳能晶片、功率晶体管及场效晶体管的晶片低温接合的方法，尤指一种利用不同金属之间的界面具有扩散反应的物理特性，而可在低温下进行接合形成可耐高温的扩散合金层的晶片低温接合的方法。

背景技术

一般而言，现有技术的聚光型太阳能晶片、功率晶体管及场效晶体管晶片等，经常有面积较大、不易接合的缺失，且在晶片运作过程中易产生大量的热，因此相关产业领域对于具有高散热、高耐温性及易于完全接合等特性的晶片接合材料有迫切的需求。

目前用来对晶体进行固晶的材质主要以锡膏焊接材料为主，因此现有技术的聚光型太阳能晶片、功率晶体管晶片及场效晶体管晶片的晶片接合方法，是先使用含助焊剂的锡膏焊接材料(例如锡铅锡膏、锡银锡膏)将晶片粘着于基板上，并以260℃至320℃的温度进行回焊接合。此方式虽然较为简便，但由于在回焊接合过程中，容易发生助焊剂挥发不完全的情形，而导致助焊剂残留于接合层中，并于接合层中形成孔洞，大幅降低接合层的接合面积与导热能力，且因晶片的性能及效率随操作温度上升而下降，故助焊剂残留导致孔洞的形成，使得接合层导热不佳，进而造成晶片散热不良、温度升高，以及性能及效率的下降。另外，在高温的回焊环境下，由于晶片的性能及效率对温度相当敏感，易因高回焊温度而导致晶片的损伤。另外，高温锡膏大多为含铅锡膏，无法满足未来欧盟RoHS的需求，因此寻求无含铅的晶片接合材料。

发明内容

有鉴于现有技术的聚光型太阳能晶片、功率晶体管及场效晶体管在进行晶片接合工艺上所存在的缺失，本发明是提供一种晶片低温接合的方法，其是利用不同金属间扩散反应的物理特性，来达成低温接合且使扩散合金层具有耐高温的特性，其是使用无铅接合材料于低温下即可完成晶片的接合，且使经接合后的晶片具有高接合强度、高散热性、元件操作时不易软(劣)化等优点。

为达上述目的，本发明是提供一种聚光型太阳能晶片、功率晶体管及场效晶体管的晶片低温接合的方法，其包括以下步骤：

将一第一金属层形成于一晶片的一表面；

将一第二金属层形成于一基板的一侧面，该第二金属层的材质是不同于该第一金属层；

对该晶片相对于该第一金属层以及该基板施加一压力、加热或加压加热，以使该第一金属层与该第二金属层之间进行预接合而相接；以及

于100℃至300℃的温度下，以一扩散反应时间对该经预接合的晶片及该基板进行加热，以使该第一金属层与该第二金属层在二者之间的界面处进行扩散反应，以形成一熔点高于200℃的扩散合金层。

较佳的，该压力为10克力至200克力。

较佳的，该扩散反应时间为30分钟至3小时。

较佳的，该第一金属层是为选自于由金、银及铜所组成的群组中至少一种材料所构成，该第二金属层是为选自于由金、银及铜所组成的群组中至少一种材料所构成。

较佳的，该扩散合金层是为选自于由金/银、金/铜及银/铜所组成的群组中至少一种材质所构成。

本发明另提供一种晶片低温接合的方法，其包括以下步骤：

将一第一金属层形成于一晶片的一表面；

将一第二金属层形成于一基板的一侧面，该第二金属层的材质是不同于该第一金属层；

以一预接合时间对该晶片以及该基板进行加热，使得该第一金属层与该第二金属层进行预接合而相接，并使该第一金属层与该第二金属层在二者之间的界面处产生扩散反应以形成一预扩散介金层；以及

于40℃至300℃的温度下，以一扩散反应时间对该经预接合的晶片及该基板进行加热，以使该第一金属层与该第二金属层在界面处进行扩散反应，以形成一熔点高于200℃的扩散介金层。

较佳的，该预扩散反应与该扩散反应为固-固扩散反应或液-固扩散反应。

较佳的，该固-固扩散反应温度是低于该第一金属层的熔点。

较佳的，该液-固扩散反应温度是高于该第一金属层的熔点。

较佳的，以该扩散反应温度加热经预接合的晶片及该基板以进行该扩散反应的步骤是包括：以该扩散反应温度加热该经预接合的晶片以及基板以进行该扩散反应，直到该第一金属层与该第二金层的扩散反应完毕。

较佳的，以一预接合时间对该晶片以及该基板进行加热的步骤中，预接合温度为25℃至150℃，以及预接合时间为0.1秒至2.0秒。

较佳的，该扩散反应时间为10分钟至3小时。