本發(fā)明涉及硅片背面金屬化薄膜及其制造工藝，特別涉及一種硅片背面金屬化薄膜及其制作方法。
背景技術(shù)：
共晶焊技術(shù)在電子封裝行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，如芯片與基板的粘接、基板與管殼的粘接、管殼封帽等等。與傳統(tǒng)的環(huán)氧導(dǎo)電膠粘接相比，共晶焊接具有熱導(dǎo)率高、電阻小、傳熱快、可靠性強(qiáng)、粘接后剪切力大的優(yōu)點(diǎn)，適用于高頻、大功率器件中芯片與基板、基板與管殼的互聯(lián)。對(duì)于有較高散熱要求的功率器件必須采用共晶焊接。共晶焊是利用了共晶合金的特性來(lái)完成焊接工藝的。
共晶合金具有以下特性:(i)比純組元熔點(diǎn)低，簡(jiǎn)化了熔化工藝；(2)共晶合金比純金屬有更好的流動(dòng)性，在凝固中可防止阻礙液體流動(dòng)的枝晶形成，從而改善了鑄造性能；(3)恒溫轉(zhuǎn)變(無(wú)凝固溫度范圍)減少了鑄造缺陷，如偏聚和縮孔；(4)共晶凝固可獲得多種形態(tài)的顯微組織，尤其是規(guī)則排列的層狀或桿狀共晶組織，可成為優(yōu)異性能的原位復(fù)合材料。
共晶是指在相對(duì)較低的溫度下共晶焊料發(fā)生共晶物熔合的現(xiàn)象，共晶合金直接從固態(tài)變到液態(tài)，而不經(jīng)過(guò)塑性階段。其熔化溫度稱共晶溫度。
通常使用的背面金屬化共晶工藝用純金來(lái)作為背面金屬鍍層，通過(guò)退火工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)背面金屬的共晶合金化。純金價(jià)格又極其昂貴，可靠性不高，雖然有專利采用蒸發(fā)ti/ni/au-sn合金的技術(shù)，但是由于附著力低且不能很好阻擋au-sn與硅的擴(kuò)散，所以都不是非?？扇〉墓に嚪桨浮?/p>
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種硅片背面金屬化薄膜及其制作方法。
本發(fā)明為了解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種硅片背面金屬化薄膜及其制作方法，包括設(shè)置在硅片背面的金屬化共晶結(jié)構(gòu)，所述金屬化共晶結(jié)構(gòu)由設(shè)置在硅片上的ti金屬層、設(shè)置在ti金屬層上的ta金屬層、以及設(shè)置在ta金屬層上的au-sn合金共晶金屬層組成。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括設(shè)置在au-sn合金共晶金屬層⑷上的au金屬層(5)。
一種硅片背面金屬化薄膜的制作方法，其特征在于：包括以下步驟:
①將減薄后的硅片放入腐蝕槽中，通過(guò)硅腐蝕和二氧化硅腐蝕的方法對(duì)減薄后的硅片進(jìn)行清潔；
②將清潔后的硅片送入磁控濺射鍍膜設(shè)備中進(jìn)行射頻等離子反濺射清洗，隨后先后濺射ti、ta、au-sn和au薄膜。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟中硅腐蝕和二氧化硅腐蝕的方法具體為:使用通過(guò)1:20的hf腐蝕掉存在的二氧化硅層；最后沖水甩干。
一種硅片背面金屬化薄膜的制作方法，其特征在于：包括以下步驟:
①將減薄后的硅片放入腐蝕槽中，通過(guò)硅腐蝕和二氧化硅腐蝕的方法對(duì)減薄后的硅片進(jìn)行清潔；
②將清潔后的硅片送入磁控濺射鍍膜設(shè)備中進(jìn)行射頻等離子反濺射清洗，隨后先后濺射ti、ta、au-sn和au薄膜。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過(guò)多層金屬代替單層的金砷合金或者純金來(lái)作為硅片背面的金屬鍍層，能與硅片形成良好的歐姆接觸；同時(shí)通過(guò)sn-au合金蒸發(fā)來(lái)產(chǎn)生共晶合金，具有無(wú)毒、成本低的優(yōu)點(diǎn)。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中標(biāo)示：1-硅片；2-ti金屬層；3-ta金屬層；4-au-sn合金共晶金屬層；5-au金屬層。
具體實(shí)施方式
為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
圖1示出了本發(fā)明一種硅片背面金屬化薄膜的一種實(shí)施方式，包括設(shè)置在硅片背面的金屬化共晶結(jié)構(gòu)，所述金屬化共晶結(jié)構(gòu)由設(shè)置在硅片1上的ti金屬層2、設(shè)置在ti金屬層2上的ta金屬層3、以及設(shè)置在ta金屬層3上的au-sn合金共晶金屬層4組成,還包括設(shè)置在au-sn合金共晶金屬4上的au金屬層5。
實(shí)施例1
本實(shí)施例的硅片背面金屬化共晶結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在硅片i上的ti金屬層，設(shè)置在ti金屬層2上的ta金屬層3、以及設(shè)置在ta金屬層3上的au-sn合金共晶金屬層4。
本實(shí)施例的硅片背面金屬化共晶結(jié)構(gòu)的制造工藝，包括以下步驟:
①將減薄后的硅片i放入腐蝕槽中，通過(guò)硅腐蝕和二氧化硅腐蝕的方法對(duì)減薄后的硅片i進(jìn)行清潔。硅腐蝕和二氧化硅腐蝕的方法具體為:使用1:20的hf腐蝕掉有可能存在的二氧化硅層
②將清潔后的硅片送入磁控濺射鍍膜設(shè)備中進(jìn)行射頻等離子反濺射清洗，隨后先后濺射ti、ta、au-sn和au薄膜，au-sn合金也可以采用au-si等與au-sn合金具有類(lèi)似性質(zhì)的合金。
舉例說(shuō)明:采用四寸硅晶圓片，將減薄至210微米的硅片使用hf-hn03混合酸進(jìn)行背面腐蝕，腐蝕至硅片厚度為200±20微米，清洗后用i:20hf酸液進(jìn)行進(jìn)一步清洗，沖水甩干后送入磁控濺射鍍膜設(shè)備。采用500w射頻等離子體進(jìn)行清洗,然后依次采用磁控濺射技術(shù)沉積以下金屬薄膜:第一層ti;控制厚度為1000±80a;第二層ta，控制厚度為1500±150a;第三層au-sn合金，控制厚度為5000±500a。
實(shí)施例2
本實(shí)施例的硅片背面金屬化共晶結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在硅片上的ti金屬層2、設(shè)置在ti金屬層2上的ta金屬層3、設(shè)置在ta金屬層3上的au-sn合金共晶金屬層4、以及設(shè)置在au-sn合金共晶金屬層4上的au金屬層5。
本實(shí)施例的硅片背面金屬化共晶結(jié)構(gòu)的制造工藝，包括以下步驟:
①將減薄后的硅片放入腐蝕槽中，通過(guò)硅腐蝕和二氧化硅腐蝕的方法對(duì)減薄后的硅片i進(jìn)行清潔。硅腐蝕和二氧化硅腐蝕的方法具體為:使用1:20的hf腐蝕掉有可能存在的二氧化硅層；
②將清潔后的硅片送入磁控濺射鍍膜設(shè)備中進(jìn)行射頻等離子反濺射清洗，隨后先后濺射ti、ta、au-sn和au薄膜，au-sn合金也可以采用au-si等與au-sn合金具有類(lèi)似性質(zhì)的合金。
舉例說(shuō)明:采用六寸硅晶圓片，將減薄至230微米硅片用hf-hn03混合酸進(jìn)行背面腐蝕，腐蝕至硅片厚度為225±20微米，清洗后用i:20hf酸液進(jìn)行進(jìn)一步清洗，沖水甩干后送入磁控濺射鍍膜設(shè)備。采用500w射頻等離子體進(jìn)行清洗,然后依次采用磁控濺射技術(shù)沉積以下金屬薄膜:第一層ti;控制厚度為2000±200a;第二層ta，控制厚度為1000±100a;第三層au-sn合金，控制厚度為3000±500a。第四層au，控制厚度為1000±100a。
以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。