CN103344556A - 一种硅片表面镀镍层粘附力的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种硅片表面镀镍层粘附力的测试方法，具体步骤如下：（1）制备样品粘附力测试铜条；（2）烘烤：将步骤（2）所得样品粘附力测试铜条于79~81℃烘烤10~12min，氮气流量60~90L/min；（3）石英炉管烧结焊接：设置炉管温度为379~381℃，氮气流量为55~59%；先将烘烤后的所述样品粘附力测试铜条置于石英舟上，于所述炉管管口处预热10~15min，再置于所述炉管中心烧结10~15min，最后于所述炉管管口处冷却10~15min；（4）粘附力测试。与基于石英炉管焊接的传统测试方法相比，本发明方便快捷、安全系数高、测试结果准确可靠。
Description
技术领域
本发明涉及半导体晶圆和半导体器件技术领域，具体涉及硅晶圆表面镀镍层粘附力的测试方法。
背景技术
目前，检测硅片表面镀镍层与硅片之间粘附力的通用方法是先对硅片进行焊接，然后再进行破坏性试验，根绝拉力测试结果评估分析粘度力的好坏。上述焊接工序的常用设备是真空焊接炉，顾名思义，是于真空条件下进行焊接，该种焊接方式的优点是隔绝空气，熔池得到最大保护，缺点是只能小批量进行，产能低，且其排气管路在作业过程中容易被助焊剂堵塞，不仅增加了设备清理工作，还易引发事故。
发明内容
针对现有硅片表面镀镍层粘附力测试方法存在的上述缺陷，本申请人经过研究改进，提供一种基于石英炉管烧结焊接的硅片表面镀镍层粘附力的测试方法。与基于石英炉管焊接的传统测试方法相比，本发明方便快捷、安全系数高、
测试结果准确可靠。
本发明的技术方案如下：
一种硅片表面镀镍层粘附力的测试方法，其具体步骤如下：
（1）制备样品粘附力测试铜条：先将焊锡片置于拉力测试专用铜条表面，再将切取自镀镍测试硅片的硅晶圆样品置于锡焊片中央；将粘附力测试专用引线两端分别置于所述铜条和硅晶圆样品之上，滴加助焊剂溶液直至其覆盖所述焊锡片、硅晶圆样品以及所述引线两端，即得样品粘附力测试铜条；
（2）烘烤：将步骤（2）所得样品粘附力测试铜条于79~81℃烘烤10~12 min，氮气流量60~90L/min；
（3）石英炉管烧结焊接：设置炉管温度为379~381℃，氮气流量为55~59%；
先将烘烤后的所述样品粘附力测试铜条置于石英舟上，于所述炉管管口处预热10~15min，再置于所述炉管中心烧结10~15min，最后于所述炉管管口处冷却10~15min；
（4）粘附力测试：将经过步骤（3）焊接处理的样品粘附力测试铜条置于拉力测试仪上测试粘附力大小，根据粘附力值测试数据和测试后所述样品表面情况评估所述硅片表面镀镍层粘附力。
其进一步的技术方案为：
步骤（1）所述硅晶圆样品共切取5~7颗，并依次进行步骤（1）~（4）所述粘附力测试，最后根据粘附力值测试数据和测试后样品表面情况评估所述镀镍测试硅片表面镀镍层粘附力，当所有所述样品合格视为所述镀镍测试硅片合格。
步骤（2）所述烘烤温度80℃，烘烤时间10min，氮气流量75 L/min。
步骤（3）所述炉管温度设置为380℃，氮气流量设置为57%。
本发明具有如下有益技术效果：
本发明将石英炉管烧结焊接巧妙应用于粘附力测试，通过摸索最佳工艺条件及工艺参数值，提供了一种安全可靠、方便快捷的硅片表面镀镍层粘附力的测试方法。与基于真空焊接炉焊接的传统粘附力测试方法相比，本发明采用的的石英炉管恒温区大，温度稳定易控，可进行大批量焊接生产，产能高；作业时炉管内只需通氮气，不易引发事故，安全系数高；测试铜条烧结后直接在炉管口进行自然冷却，不需要冷却水等辅助冷却，操作简便；经验证，本发明方法的测试结果与传统测试方法无异，准确可靠，具有良好的推广应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例1的粘附力测试工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图，并通过实施例对本发明进行具体说明。
实施例1~实施例3所使用各仪器设备如无特殊说明均为本领域常规设备；测试材料和试剂均为市售商品。
实施例1
本实施例粘附力测试方法的具体步骤如下：
（1）制备样品粘附力测试铜条：先将焊锡片置于拉力测试专用铜条（市售，
规格：190mm×31mm×0.5mm）表面，再将切取自镀镍测试硅片（批次号：094ZN5C-101-W）的硅晶圆样品（规格：94mil×94mil×1.12mil）置于锡焊片（市售，规格：250mil×240mil×5mil）中央；将粘附力测试专用引线（市售，规格：0.351mil×0.065mil×0.0065mil）两端分别置于所述铜条和硅晶圆样品之上，滴加助焊剂溶液直至覆盖所述焊锡片、硅晶圆样品以及所述引线两端，即得样品粘附力测试铜条；
（2）烘烤：将步骤（2）所得样品粘附力测试铜条置于烘箱中，于80℃烘烤10 min，氮气流量75L/min;
（3）石英炉管烧结焊接：设置炉管温度为380℃，氮气流量为57%；先将烘烤后的所述样品粘附力测试铜条置于石英舟上，于所述炉管管口处预热10min，再置于所述炉管中心烧结15min，最后于所述炉管管口处冷却10min；
（4）粘附力测试：将经过步骤（3）焊接处理的样品粘附力测试铜条置于拉力测试仪上，调整测试仪与铜条，使测试仪上的拉钩勾在所述引线中间，按下拉力测试仪的上行按钮使拉钩向上拉紧引线直至引线断裂或样品断裂，记录粘附力数值。
从同批次镀镍测试硅片上另切取规格一致的4颗硅晶圆样品，依次按照步骤（1）~（4）所述方法进行粘附力测试，对照表1所示粘附力值测试规范及测试后样品表面情况判断标准评估该批次硅片表面镀镍层粘附力是否合格。
表1 实施例1~实施例3粘附力值测试规范
测试后样品表面情况判断标准：（1）引线断裂，（2）锡膏层断裂、断口表面发白，（3）硅层断裂。上述三项符合一项或一项以上者即判定为合格。
表2 实施例1~实施例3粘附力值测试数据
测试结果：如表2 所示，实施例1中5颗硅晶圆样品的粘附力值均符合规范（＞0.18kg）；测试后样品表面情况：锡膏层断裂、断口表面发白，符合上述合格品判断标准。因此，判定实施例1硅片表面镀镍层粘附力合格。
实施例2
本实施例粘附力测试方法的具体步骤如下：
（1）制备样品粘附力测试铜条：先将焊锡片置于拉力测试专用铜条（市售，
规格：190mm×31mm×0.5mm）表面，再将切取自测试硅片（批次号：140TPSUM-023V4-W）的硅晶圆样品（规格：140mil×140mil×1.12mil）置于锡焊片（市售，规格：250mil×240mil×5mil）中央；将粘附力测试专用引线（市售，规格：0.351mil×0.065mil×0.0065mil）两端分别置于所述铜条和硅晶圆样品之上，滴加助焊剂溶液直至覆盖所述焊锡片、硅晶圆样品以及所述引线两端，即得样品粘附力测试铜条；
（2）烘烤：将步骤（2）所得样品粘附力测试铜条置于烘箱中，于79℃烘烤12min，氮气流量60L/min;
（3）石英炉管烧结焊接：设置炉管温度为379℃，氮气流量为55%；先将烘烤后的所述样品粘附力测试铜条置于石英舟上，于所述炉管管口处预热15min，再置于所述炉管中心烧结10min，最后于所述炉管管口处冷却15min；
（4）粘附力测试：将经过步骤（3）焊接处理的样品粘附力测试铜条置于拉力测试仪上，调整测试仪与铜条，使测试仪上的拉钩勾在所述引线中间，按下拉力测试仪的上行按钮使拉钩向上拉紧引线直至引线断裂或样品断裂，记录粘附力数值。
从同批次镀镍测试硅片上另切取规格一致的4颗硅晶圆样品，依次按照步骤（1）~（4）所述方法进行粘附力测试，对照表1所示粘附力值测试规范及测试后样品表面情况判断标准评估该批次硅片表面镀镍层粘附力是否合格。
测试结果：如表2 所示，实施例2中5颗硅晶圆样品的粘附力值均符合规范（＞0.3 kg）；测试后样品表面情况：引线断裂，硅层断裂，符合上述合格品判断标准。因此，判定实施例2硅片表面镀镍层粘附力合格。
实施例3
本实施例粘附力测试方法的具体步骤如下：
（1）制备样品粘附力测试铜条：先将焊锡片置于拉力测试专用铜条（市售，
规格：190mm×31mm×0.5mm）表面，再将取自测试硅片（批次号：410LV4C-33-W）的硅晶圆样品（规格：410mil×410mil×1.38mil）置于锡焊片（市售，规格：250mil×240mil×5mil）中央；将粘附力测试专用引线（市售，规格：0.351mil×0.065mil×0.0065mil）两端分别置于所述铜条和硅晶圆样品之上，滴加助焊剂溶液直至覆盖所述焊锡片、硅晶圆样品以及所述引线两端，即得样品粘附力测试铜条；
（2）烘烤：将步骤（2）所得样品粘附力测试铜条置于烘箱中，于81℃烘烤11min，氮气流量90L/min;
（3）石英炉管烧结焊接：设置炉管温度为381℃，氮气流量为59%；先将烘烤后的所述样品粘附力测试铜条置于石英舟上，于所述炉管管口处预热12min，再置于所述炉管中心烧结12min，最后于所述炉管管口处冷却12min；
（4）粘附力测试：将经过步骤（3）焊接处理的样品粘附力测试铜条置于拉力测试仪上，调整测试仪与铜条，使测试仪上的拉钩勾在所述引线中间，按下拉力测试仪的上行按钮使拉钩向上拉紧引线直至引线断裂或样品断裂，记录粘附力数值。
从同批次镀镍测试硅片上另切取规格一致的4颗硅晶圆样品，依次按照步骤（1）~（4）所述方法进行粘附力测试，对照表1所示粘附力值测试规范及测试后样品表面情况判断标准评估该批次硅片表面镀镍层粘附力是否合格。
测试结果：如表2 所示，实施例3中5颗硅晶圆样品的粘附力值均符合规范（＞0.8 kg）；测试后样品表面情况：引线断裂，锡膏层断裂、断口表面发白；因此，判定实施例3硅片表面镀镍层粘附力合格。
对照试验
以批次号为175ARVPN、085FN4B以及114TNSUM的三批镀镍硅片作为测试样品，分别按照本发明方法和基于真空焊接炉焊接的测试方法进行硅片表面镀镍层粘附力测试，各设5个重复。测试结果参见表3。
表3 对照试验粘附力值测试数据
由表3可知，本发明粘附力测试方法与现有技术中基于真空焊接炉焊接的测试方法相比，粘附力测定值几乎无差别，证明本发明方法的准确性和可靠性。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1. 一种硅片表面镀镍层粘附力的测试方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）制备样品粘附力测试铜条：先将焊锡片置于拉力测试专用铜条表面，再将切取自镀镍测试硅片的硅晶圆样品置于锡焊片中央；将粘附力测试专用引线两端分别置于所述铜条和硅晶圆样品之上，滴加助焊剂溶液直至其覆盖所述焊锡片、硅晶圆样品以及所述引线两端，即得样品粘附力测试铜条；
（2）烘烤：将步骤（2）所得样品粘附力测试铜条于79~81℃烘烤10~12 min，氮气流量60~90L/min；
（3）石英炉管烧结焊接：设置炉管温度为379~381℃，氮气流量为55~59%；
先将烘烤后的所述样品粘附力测试铜条置于石英舟上，于所述炉管管口处预热10~15min，再置于所述炉管中心烧结10~15min，最后置于所述炉管管口处冷却10~15min；
（4）粘附力测试：将经过步骤（3）焊接处理的样品粘附力测试铜条置于拉力测试仪上测试粘附力大小，根据粘附力值测试数据和测试后所述样品表面情况评估所述硅片表面镀镍层粘附力。
2.根据权利要求1所述硅片表面镀镍层粘附力的测试方法，其特征在于：步骤（1）所述硅晶圆样品共切取5~7颗，并依次进行步骤（1）~（4）所述粘附力测试，最后根据粘附力值测试数据和测试后样品表面情况评估所述镀镍测试硅片表面镀镍层粘附力，当所有所述样品合格视为所述镀镍测试硅片合格。
3.根据权利要求1所述硅片表面镀镍层粘附力的测试方法，其特征在于：步骤（2）所述烘烤温度80℃，烘烤时间10min，氮气流量75 L/min。
4.根据权利要求1所述硅片表面镀镍层粘附力的测试方法，其特征在于：步骤（3）所述炉管温度设置为380℃，氮气流量设置为57%。
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