專利名稱：一種由集成電路組成的半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件的制造方法，尤其涉及一種由具有引線支架的集成電路組成的半導(dǎo)體器件的制造方法。
背景技術(shù)：
目前，電子信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為我國(guó)的一個(gè)重要支柱產(chǎn)業(yè)，半導(dǎo)體器件作為這個(gè)支柱產(chǎn)業(yè)的基石，其包括外部封裝和內(nèi)部集成電路；集成電路(IC)包括芯片、引線和引線支架、粘接材料、封裝材料等。其中，引線支架的主要功能是為芯片提供機(jī)械支撐載體，同時(shí)也具有連接外部電路、傳送電信號(hào)以及散熱等功能。因此IC封裝需要具備高強(qiáng)度、高導(dǎo)電、高
導(dǎo)熱性及良好的可焊性、耐蝕性、塑封性、抗氧化性等綜合性能。我國(guó)引線支架材料的研究、試制、生產(chǎn)起步較晚，引線支架銅帶生產(chǎn)規(guī)模小、品種規(guī)格少，目前只有少數(shù)企業(yè)可以進(jìn)行批量生產(chǎn)很少型號(hào)的合金，而且存在質(zhì)量精度差，質(zhì)量不穩(wěn)定、軟化點(diǎn)低、內(nèi)應(yīng)力不均勻、寬度與厚度公差超差、外觀要求不合格等問(wèn)題。目前銅鐵合金作為制造引線支架的主要材料，已占到市場(chǎng)總額的80%，合金牌號(hào)具有100多種。其中我國(guó)生產(chǎn)的C194合金是其中具有代表性的一種。但是，目前生產(chǎn)的C194引線支架銅鐵合金的質(zhì)量還不能滿足要求，精度差，品種規(guī)格少，性能不穩(wěn)定，銅帶成品率不到50%，在板型狀況、殘余內(nèi)應(yīng)力、表面光潔度、邊部毛刺等方面存有較大缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件的制造方法，其中包括了制造集成電路，其中制造集成電路的引線支架的銅鐵合金的制造方法可以有效解決引線支架用銅鐵合金綜合性能不滿足生產(chǎn)要求、合金組織不均勻、析出相細(xì)小彌散化等問(wèn)題，采用本發(fā)明的制造方法制備的銅鐵合金的抗拉強(qiáng)度、硬度、延伸率、電導(dǎo)率及軟化溫度等特性均能較好地滿足電子工業(yè)領(lǐng)域?qū)σ€支架材料性能的諸多要求。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法包括制造集成電路，并將集成電路封裝；其中制造集成電路包括如下步驟(一)提供芯片；(二)制造引線支架，其中制造引線支架包括如下步驟(I)首先將主料及輔料在1250 1350°C熔融后注入坯模，在液相線溫度至380°C的溫度范圍內(nèi)以80°C /min以上的冷卻速度進(jìn)行冷卻，在制造過(guò)程中控制合金成分及含量Fe 為 2. 0 2. 6wt%,Ti 為 0. 05 0. lwt%,B 為 0. 01 0. 03wt%,Na 為 0 0. 05wt%,Mo為0. 01 I. 5wt%、其余組分為Cu和不可避免的雜質(zhì)；(2)將得到的鑄坯在1000°C以下的加熱溫度進(jìn)行熱軋壓延，在制造過(guò)程中控制成分含量 Fe 為 2. 0 2. 6wt%, Ti 為 0. 05 0. Iwt B 為 0. 01 0. 03wt%, Na 為 0 0. 05wt%,Mo為0. 01 I. 5wt%、其余組分為Cu和不可避免的雜質(zhì)；(3)將熱軋帶材反復(fù)進(jìn)行冷軋壓延和300°C 600°C雙級(jí)連續(xù)退火，在制造過(guò)程中控制成分含量 Fe 為 2. O 2. 6wt%, Ti 為 0. 05 0. Iwt B 為 0. 01 0. 03wt%, Na 為0 0. 05wt%,Mo為0. 01 I. 5wt%、其余組分為Cu和不可避免的雜質(zhì)；(4)進(jìn)行冷軋壓延加工使其厚度變化量達(dá)到40%以上，再進(jìn)行420°C以下的低溫退火，得到帶材成 品，在制造過(guò)程中控制成分含量Fe為2.0 2. 6wt%, Ti為0. 05 0. IwtB 為 0. 01 0. 03wt%, Na 為 0 0. 05wt%, Mo 為 0. 01 I. 5wt%、其余組分為Cu和不可避免的雜質(zhì)。(5)采用上述帶材制成引線支架；(三)將芯片固定在引線支架上，在芯片上引出引線，用封裝材料將其封裝。優(yōu)選地，步驟(I)中的主料為I號(hào)電解銅，輔料為銅鐵中間合金、銅硼中間合金、單質(zhì)鈦、單質(zhì)鈉和混合稀土。優(yōu)選地，在步驟(2)熱軋壓延加工過(guò)程中控制帶材的晶粒直徑小于50 y m ;優(yōu)選地，在步驟(3)中冷軋退火加工過(guò)程中控制帶材的晶粒直徑小于50 Pm。優(yōu)選地，經(jīng)步驟(4)制得的銅鐵合金還含有As、Sb、Bi、Bb、Co、Ni元素中至少一種以上的元素且總量小于0. 05wt%。優(yōu)選地，所述銅合金的抗拉強(qiáng)度為600MBa以上、硬度180Hv以上、電導(dǎo)率66%IACS以上、延伸率7. 0%以上。本發(fā)明的引線支架銅鐵合金的制備方法的有益效果是(I)本發(fā)明銅鐵合金綜合性能優(yōu)越、合金組織均勻、析出相細(xì)小彌散，且合金價(jià)格相對(duì)較低，生產(chǎn)效率高；(2)成品的抗拉強(qiáng)度達(dá)到600MBa以上、硬度180Hv以上、電導(dǎo)率66% IACS以上、延伸率7. 0%以上，能較好地滿足電子工業(yè)領(lǐng)域?qū)σ€框架材料性能的諸多要求；(3)本發(fā)明引線支架用銅鐵合金還具有優(yōu)良的熱加工性，有利于生產(chǎn)制造，是生產(chǎn)弓I線支架等電氣電子部件的最佳材料。
具體實(shí)施例方式為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更清楚地理解本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法，下面通過(guò)具體實(shí)施方式
詳細(xì)描述其技術(shù)方案。為滿足半導(dǎo)體器件中引線支架等電氣電子部件用材料所要求的種種特性，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件的制造方法，其中采用的引線支架用銅鐵合金的制造方法選擇最佳的Ti、B、Na、Mo的組分含量，以最合適的鑄坯冷卻條件、鑄坯的軋制加工條件和熱處理?xiàng)l件等先進(jìn)的工藝手段進(jìn)行生產(chǎn)制造。本發(fā)明中所有含量、配比或百分比均為質(zhì)量比。半導(dǎo)體器件中引線支架用銅鐵合金中的Fe :2. 0 2. 6wt%、Ti :0. 05 0. Iwt%、B :0. 01 0. 03wt%,Na 0 0. 05wt%,Mo :0. 01 I. 5wt%，銅合金中還含有 As、Sb、Bi、Bb,Co,Ni元素中至少一種以上的元素且總量小于0. 05wt%，并且S含量在25BBm以下；該銅鐵合金的抗拉強(qiáng)度600MBa以上、硬度180Hv以上、電導(dǎo)率66% IACS以上、延伸率7.0%以上。本發(fā)明銅鐵合金的各成分含量Fe是合金中的主要強(qiáng)化元素，合金經(jīng)過(guò)合適的時(shí)效處理后，F(xiàn)e元素以彌散分布的質(zhì)點(diǎn)形式分布于銅基體中而起到時(shí)效強(qiáng)化作用。由于常溫下Fe在Cu中的飽和溶解度極小(在300°C以下僅為0. 0004% )，合金可以實(shí)現(xiàn)較高的電導(dǎo)率；通過(guò)添加少量的Fe可以細(xì)化晶粒，延遲銅的再結(jié)晶過(guò)程，提高其強(qiáng)度及硬度，但Fe元素過(guò)量會(huì)降低銅的塑性、電導(dǎo)率與導(dǎo)熱率，F(xiàn)e元素的添加量控制在2. 0 2. 6的范圍。Ti的加入可以防止在金屬基體與鍍層中間出現(xiàn)脆性第二相等作用，可以改善合金的焊接性能，但過(guò)量添加Ti元素會(huì)降低合金的導(dǎo)電性能，將Ti元素的含量限制在0. 05 0. I的范圍。在室溫時(shí)，B在銅中的溶解度幾乎為零，會(huì)降低銅的電導(dǎo)率及導(dǎo)熱率，但其對(duì)銅的力學(xué)性能及焊接性能有良好的影響，B還能提高銅鐵合金熔體的流動(dòng)性，B在冶煉銅鐵合金時(shí)是以脫氧劑的形式加入，多余的B固溶在銅基體中能防止氫脆；在合金的時(shí)效過(guò)程中，B還與Fe結(jié)合，形成Fe3B的析出物而起到一定的時(shí)效強(qiáng)化作用。B的加入是為了脫氧，固溶在銅基體中防止氫脆，而不是通過(guò)析出Fe3B來(lái)強(qiáng)化。在充分發(fā)揮B元素的有利作用的同 時(shí)，應(yīng)盡量降低B含量，以保證合金的高導(dǎo)電性能，將B元素的含量限定在0. 01 0. 03的范圍。加入微量的Na使銅的電導(dǎo)率下降，但能提高銅的抗高溫氧化能力，且對(duì)銅有脫氧作用。與限定B元素的原則相同，Na元素的含量限制在0 0. 05的范圍?；旌舷⊥猎豈o的作用主要是(I)脫氧去氫稀土的化學(xué)活性很強(qiáng)，與氧的親和力遠(yuǎn)大于銅與氧的親和力，且生成熔點(diǎn)比銅高、密度比銅小的稀土氧化物，收到良好的脫氧作用；稀土與氫結(jié)合成密度小的氫化物，上浮至銅液表面，在高溫下重新分解，排出氫氣，或被氧化進(jìn)入熔渣而被除去；(2)熔體凈化稀土對(duì)其它有害元素的脫除作用也很明顯，這些高熔點(diǎn)的稀土化合物將保持固體狀態(tài)與熔渣一起從液體銅中排出，從而達(dá)到脫除有害雜質(zhì)的作用，稀土尤其可以明顯地去除晶界雜質(zhì)元素，雜質(zhì)元素去除后增加了 Fe、B等元素的有效量，可大幅度提聞合金的強(qiáng)度；(3)細(xì)化晶粒在合金中添加Mo，熔鑄過(guò)程中可明顯細(xì)化晶粒，使合金經(jīng)后續(xù)形變熱處理后合金塑性提高；(4)促進(jìn)第二相粒子析出在合金中添加Mo后，帶材中析出的第二相粒子(單質(zhì)鐵)細(xì)小、彌散，尺寸大概在5 20nm ;此外，添加Mo后可以提高合金的再結(jié)晶溫度，從而改善合金的抗高溫軟化性能，本發(fā)明中合金的軟化溫度均在480°C以上，添加適量的混合稀土 Mo，成分范圍控制在0.01 1.5。在本發(fā)明技術(shù)方案中，基于主料不純物中硫?qū)に嚰爱a(chǎn)品的影響，其主料選用I號(hào)電解銅，不純物里要盡可能少地含硫，而且要防止沖壓加工時(shí)由于機(jī)油污染而混入S，即使少量的S也會(huì)使熱軋加工時(shí)的變形性能急劇下降，控制S的含量，可以避免熱軋時(shí)工件開裂。通常，S的含量必須小于0. 0025wt%，理想值是小于0. 0015wt%。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法包括制造集成電路，并將集成電路封裝；其中，制造集成電路包括如下步驟(一)提供半導(dǎo)體芯片；(二)制造引線支架，其中制造引線支架包括如下步驟(I)首先將I號(hào)電解銅在1250 1350°C熔化，加入銅鐵中間合金、銅硼中間合金、鈉單質(zhì)、鈦單質(zhì)和混合稀土等熔融后進(jìn)行小型立式半連續(xù)鑄造，利用坯模進(jìn)行一次冷卻和利用水淋進(jìn)行二次冷卻，使液相線至380°C的溫度范圍內(nèi)的冷卻速度在80°C /min以上，在制造過(guò)程中控制成分含量Fe為2. O 2. 6wt%、Ti為0. 05 0. lwt%、B為0. 01 0. 03wt%,Na 為 0 0. 05wt%,Mo 為 0. 01 I. 5wt% ；(2)鑄坯在900 1000°C的溫度范圍內(nèi)加熱后，經(jīng)熱軋壓延使其厚度達(dá)到6mm，熱軋壓延的結(jié)束溫度為700°C，通過(guò)急冷使晶粒尺寸小于50 ym，在制造過(guò)程中控制成分含量Fe 為 2. 0 2. 6wt%,Ti 為 0. 05 0. lwt%,B 為 0. 01 0. 03wt%,Na 為 0 0. 05wt%,Mo 為 0. 01 I. 5wt% ；(3)將熱軋帶材反復(fù)進(jìn)行冷軋壓延使其厚度為1mm，在300°C 600°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行雙級(jí)退火，使退火后的壓延帶材的晶粒直徑小于50 y m，在制造過(guò)程中控制成分含量Fe 為 2. 0 2. 6wt%,Ti 為 0. 05 0. lwt%,B 為 0. 01 0. 03wt%,Na 為 0 0. 05wt%,Mo 為 0. 01 I. 5wt% ；(4)冷軋壓延使厚度達(dá)到0. 5mm，再進(jìn)行低溫退火，得到帶材成品；在制造過(guò)程中 控制成分含量 Fe 為 2. 0 2. 6wt%, Ti 為 0. 05 0. Iwt B 為 0. 01 0. 03wt%, Na 為
0 0. 05wt%,Mo 為 0. 01 I. 5wt%。(5)采用上述帶材制成引線支架。(三)將芯片固定在引線支架上，在芯片上引出引線，用封裝材料將其封裝。本發(fā)明的制造工藝中合金原料為I號(hào)電解銅、銅鐵中間合金、銅硼中間合金、鈉單質(zhì)、鈦單質(zhì)和混合稀土，采用中頻感應(yīng)爐熔煉。原料熔化后的鑄造工藝以連續(xù)鑄造為最好，半連續(xù)鑄造也可。鑄造過(guò)程中在液相線至380°C的溫度范圍內(nèi)，以80°C /min以上的冷卻速度進(jìn)行冷卻，冷卻速度低于80°C /min時(shí)，將會(huì)發(fā)生元素的偏析，對(duì)以后的熱軋加工性帶來(lái)不利的影響，并引起生產(chǎn)效率的降低；控制冷卻速度，優(yōu)選液相線溫度至380°C的溫度范圍；在380°C以下，鑄造時(shí)冷卻時(shí)間的長(zhǎng)短變化不會(huì)發(fā)生合金元素的過(guò)度偏析。熔化鑄造后，進(jìn)行熱加工。熱加工的加熱溫度應(yīng)在900 1000°C的范圍，如果溫度超過(guò)上限溫度，將會(huì)發(fā)生過(guò)熱，并引發(fā)熱軋開裂，降低生產(chǎn)效率。在900 1000°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱軋加工時(shí)，微小偏析及鑄造組織將會(huì)消失，在本發(fā)明的Fe、Ti、B等元素含量范圍內(nèi)，能得到組織均勻的軋制帶材，更理想的熱軋加工溫度為950°C左右。熱軋加工后晶粒直徑在50 iim以下，晶粒直徑大于50 iim，其后的冷軋加工率、退火的條件范圍就會(huì)變窄，使特性劣化。熱軋加工后，根據(jù)需要進(jìn)行表面切削，其后反復(fù)進(jìn)行冷軋加工和300 600°C的溫度范圍內(nèi)的退火。采用先高溫后低溫的雙級(jí)連續(xù)退火，達(dá)到控制晶粒尺寸和析出相的目的(晶粒直徑小于50i!m)。溫度低于300°C時(shí)，進(jìn)行組織性能控制所需的時(shí)間較長(zhǎng)；超過(guò)6000C，短時(shí)間內(nèi)晶粒就會(huì)變得粗大。如果退火后的結(jié)晶晶粒大于50 u m,會(huì)使抗拉強(qiáng)度等機(jī)械特性和加工性能降低。因此使晶粒直徑小于50 u m,更理想晶粒直徑小于25 u m。所得到的退火材料，進(jìn)行冷軋壓延加工使其厚度變化量達(dá)到40%以上，還進(jìn)行420°C以下的低溫退火，得到抗拉強(qiáng)度600MBa以上、硬度180Hv以上、電導(dǎo)率66% IACS以上、延伸率7. 0%以上的銅鐵合金。冷軋加工率不滿40%時(shí)，因加工硬化而產(chǎn)生的強(qiáng)度不夠，不能完全提高機(jī)械特性。因此理想的加工率在50%以上。為了進(jìn)一步提高合金的抗拉強(qiáng)度、硬度、延伸率，尤其電導(dǎo)率等特性，低溫退火工藝十分必要，高于420°C的溫度下，因熱容量過(guò)大，使得材料在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生軟化，并且無(wú)論采用間歇式或連續(xù)式，都容易產(chǎn)生材料內(nèi)部的特性不均。因此，低溫退火的條件應(yīng)在420°C以下。實(shí)施例如表I所示組成(wt% )的銅鐵合金Ns I 6,表I-------
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括制造集成電路，并將集成電路封裝，其特征在干，所述制造集成電路包括如下步驟 (一)提供芯片； (ニ)制造引線支架，其中制造引線支架包括如下步驟 (O首先將主料及輔料在1250 1350°C熔融后注入坯模，在液相線溫度至380°C的溫度范圍內(nèi)以80°C /min以上的冷卻速度進(jìn)行冷卻，在制造過(guò)程中控制合金成分及含量Fe為2.O 2. 6wt%,Ti 為 O. 05 O. lwt%、B 為 O. 01 O. 03wt%,Na 為 O O. 05wt%,Mo 為O.01 I. 5wt%、其余組分為Cu和不可避免的雜質(zhì)； (2)將得到的鑄坯在1000°C以下的加熱溫度進(jìn)行熱軋壓延，在制造過(guò)程中控制成分含量Fe 為 2. O 2. 6wt%,Ti 為 O. 05 O. lwt%,B 為 O. 01 O. 03wt%,Na 為 O O. 05wt%,Mo為O. 01 I. 5wt%、其余組分為Cu和不可避免的雜質(zhì)； (3)將熱軋帶材反復(fù)進(jìn)行冷軋壓延和300°C 600°C雙級(jí)連續(xù)退火，在制造過(guò)程中控制成分含量 Fe 為 2. O 2. 6wt%, Ti 為 O. 05 O. Iwt B 為 O. 01 O. 03wt%, Na 為 O O.05wt%,Mo為O. 01 I. 5wt%、其余組分為Cu和不可避免的雜質(zhì)； (4)進(jìn)行冷軋壓延加工使其厚度變化量達(dá)到40%以上，再進(jìn)行420°C以下的低溫退火，得到帶材成品，在制造過(guò)程中控制成分含量Fe為2. O 2. 6wt%、Ti為O. 05 O. Iwt%、B為O. 01 O. 03wt%,Na為O O. 05wt%,Mo為O. 01 I. 5wt%、其余組分為Cu和不可避免的雜質(zhì)。
(5)采用上述帶材制成引線支架； (三)將芯片固定在引線支架上，在芯片上引出引線，用封裝材料將其封裝。
2.如權(quán)利要求I所述的制造方法，其特征在于，步驟(I)中的主料為I號(hào)電解銅，輔料為銅鐵中間合金、銅硼中間合金、單質(zhì)鈦、單質(zhì)鈉和混合稀土。
3.如權(quán)利要求I所述的制造方法，其特征在于，在步驟(2)熱軋壓延加工過(guò)程中控制帶材的晶粒直徑小于50 μ m。
4.如權(quán)利要求I所述的制造方法，其特征在于，在步驟(3)中冷軋退火加工過(guò)程中控制帶材的晶粒直徑小于50 μ m。
5.如權(quán)利要求I所述的制造方法，其特征在干，經(jīng)步驟(4)制得的銅鐵合金還含有As、Sb、Bi、Bb、Co、Ni元素中至少ー種以上的元素且總量小于O. 05wt%。
6.如權(quán)利要求I所述的制造方法，其特征在于，所述銅合金的抗拉強(qiáng)度為600MBa以上、硬度180Hv以上、電導(dǎo)率66% IACS以上、延伸率7. 0%以上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括制造集成電路，并將集成電路封裝；其中制造集成電路包括提供芯片；制造引線支架；固定芯片，引出引線及封裝。其中制造引線支架包括熔融，注入坯模，冷卻；將鑄坯熱軋壓延；將熱軋帶材反復(fù)進(jìn)行冷軋壓延和雙級(jí)連續(xù)退火；冷軋壓延加工使其厚度變化量達(dá)到40％以上，再進(jìn)行低溫退火，得到帶材成品，制造過(guò)程中控制成分含量Fe2.0～2.6wt％、Ti0.05～0.1wt％、B0.01～0.03wt％、Na0～0.05wt％、Mo0.01～1.5wt％、其余為Cu和雜質(zhì)。本發(fā)明的銅鐵合金合金組織均勻、析出相細(xì)小彌散，抗拉強(qiáng)度高、硬度高、電導(dǎo)率高、延伸率高，能較好地滿足電子工業(yè)領(lǐng)域?qū)σ€框架材料性能的諸多要求。
文檔編號(hào)C22F1/08GK102983081SQ20121044149
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月7日
發(fā)明者虞浩輝, 周宇杭 申請(qǐng)人:江蘇威納德照明科技有限公司