[发明专利]混合接合结构、焊膏组成物、半导体器件及其制造方法

权利要求书

1.一种混合接合结构，包括：

焊球；以及

接合到所述焊球的焊膏，

其中所述焊膏包括瞬间液相，

其中所述瞬间液相包括核和在所述核的表面上的壳，

其中所述壳的熔点低于所述核的熔点，

其中所述核和所述壳配置为响应于所述瞬间液相至少部分地处于在20℃至190℃的温度范围内的温度而形成金属间化合物。

2.根据权利要求1所述的混合接合结构，其中所述核包括锡(Sn)、银(Ag)、铜(Cu)、铟(In)、铝(Al)、锌(Zn)、铋(Bi)、镍(Ni)和铁(Fe)中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的混合接合结构，其中所述壳包括铋(Bi)、铟(In)、镓(Ga)和银(Ag)中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的混合接合结构，其中所述焊球包括第一锡(Sn)-银(Ag)-铜(Cu)合金。

5.根据权利要求4所述的混合接合结构，其中所述核包括第二Sn-Ag-Cu合金，并且所述壳包括铋(Bi)。

6.根据权利要求1所述的混合接合结构，其中所述核包括铜(Cu)，并且所述壳包括铟(In)和银(Ag)中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的混合接合结构，其中所述壳的熔点在150℃至200℃的温度范围内。

8.根据权利要求1所述的混合接合结构，其中所述金属间化合物的再分解温度在400℃至650℃的温度范围内。

9.根据权利要求1所述的混合接合结构，其中所述壳的厚度与所述核的直径之比在0.02至0.5的范围内。

10.根据权利要求1所述的混合接合结构，其中所述焊膏还包括金属颗粒，并且所述金属颗粒包括锡(Sn)、铟(In)、银(Ag)、金(Cu)、铜(Cu)和镍(Ni)中的至少一种。

11.根据权利要求1所述的混合接合结构，其中所述瞬间液相的所述核具有在20μm至45μm的范围内的直径。

12.根据权利要求1所述的混合接合结构，其中所述瞬间液相的所述壳的厚度在1μm至10μm的范围内。

13.根据权利要求1所述的混合接合结构，其中所述瞬间液相还包括在所述核和所述壳之间的插入层。

14.根据权利要求13所述的混合接合结构，其中所述插入层包括镍(Ni)、碳纳米管(CNT)、石墨烯和镓(Ga)中的至少一种。

15.根据权利要求1所述的混合接合结构，其中所述焊球包括Sn-Ag-Cu合金、Sn-Bi合金、Sn-Bi-Ag合金和Sn-Ag-Cu-Ni合金中的至少一种合金。

16.一种半导体器件，包括：

电路板；

半导体芯片；以及

在所述电路板和所述半导体芯片之间的混合接合结构，所述混合接合结构包括：

焊球；以及

接合到所述焊球的焊膏，

其中所述焊膏包括瞬间液相，

其中所述瞬间液相包括核和在所述核的表面上的壳，

其中所述壳的熔点低于所述核的熔点，

其中所述核和所述壳配置为响应于所述瞬间液相至少部分地处于在20℃至190℃的温度范围内的温度而形成金属间化合物。

17.根据权利要求16所述的半导体器件，其中所述核包括锡(Sn)、银(Ag)、铜(Cu)、铟(In)、铝(Al)、锌(Zn)、铋(Bi)、镍(Ni)和铁(Fe)中的至少一种。