CN106048543A - 半导体晶片表面真空镀膜工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半导体晶片表面真空镀膜工艺，其将半导体晶片表面清洁干净后，将半导体晶片放入真空溅射炉中，抽真空至1～10‑ 1Pa，先采用30～60%的电流对半导体晶片进行离子轰击清洗，轰击完成后抽真空至5*10‑2～5*10‑3Pa通入氩气，而后启动镍靶溅射70～90min完成镀镍，镀镍完成后启动锡靶溅射30～45min完成镀锡，其中镀镍功率为6～8 kW，离子轰击电流为13～18A。本发明采用真空镀膜工艺对半导体晶片进行表面镀膜，在保证镀层与晶片之间结合力的同时完全避免电镀过程中产生的废液排放对环境造成的严重污染，同时可防治晶片破裂，提高成品率。

Description

半导体晶片表面真空镀膜工艺
技术领域
本发明涉及半导体晶片加工工艺领域，尤其涉及半导体晶片表面真空镀膜工艺。
背景技术
半导体晶片的制备过程包括称量—熔炼—拉晶—切片（晶片）—测量—喷涂电镀—切粒—晶粒筛选—上导流片—点锡—摆模—合模—焊片—焊线—检测等工序。半导体晶粒需要N、P型相间焊接成串联电路才能产生大的致冷量，由于半导体材料直接焊锡难度很高，通常需要预先在制冷材料表面喷涂镍再电镀镍锡。喷涂的镍层与半导体材料的结合力很强，电镀的镍锡层与喷涂的镍层结合力也很强，电镀的镍锡层又极易焊锡，因此通过喷涂电镀工序保证了焊接的可靠性。
虽然喷涂电镀工序使半导体材料易于焊锡，但如果晶片厚度在1mm以下,进行电镀前的喷镍工序时，在高温高压的镍流作用下晶片极易碎裂，同时电镀法产生的废液排放会对环境造成严重污染，为环保部门严格限制的工艺方法。为保护环境，拓宽产品种类，实现行业的可持续发展，亟需对现有的半导体晶片表面处理工艺进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保、稳定的半导体晶片表面处理工艺。
实现本发明目的的技术方案是：一种半导体晶片表面真空镀膜工艺，其包括以下步骤：
1）半导体晶片表面预清洗，以去除半导体晶片表面油污和碎屑；
2）酸洗：将预清洗过的晶片放置于浓度为3～5%的酸溶液中清洗1～2min，以去除晶片表面氧化物；
3）将酸洗后的半导体晶片于50～60℃的温水中漂洗并烘干；
4）真空镀膜：将半导体晶片放入真空溅射炉中，抽真空至1～10-1Pa，先采用30～60%的电流对半导体晶片进行离子轰击清洗，离子轰击清洗完成后抽真空至5*10-3Pa通入氩气，而后启动镍靶溅射70～90min完成镀镍，镀镍完成后启动锡靶溅射30～45min完成镀锡，其中镀镍功率为6～8 kW，离子轰击电流为13～18A；镀锡功率为5～6.5 kW，离子轰击电流为8～10A。功率太小、时间太短会导致镀层太薄、抗拉强度不足，达不到镀层与晶片之间结合力要求；反之功率太大，时间太长会导致镀层太厚，镀层与晶片之间应力增大，使镀层脱离晶片表面，同时真空溅射所配置的靶材损耗严重，增加生产成本。
为了达到更好的技术效果，本发明的技术方案还可以做如下改进：
1、所述步骤1）中半导体晶片表面预清洗为将半导体晶片经若干次超声波清洗后烘干，而后采用金属净洗剂对半导体晶片进行超声波精洗并漂干。
2、所述步骤2）中的酸溶液为硫酸、草酸或盐酸中的一种。
本发明采用真空镀膜工艺对半导体晶片进行表面真空溅射镀膜，在保证镀层与晶片之间结合力的同时完全避免电镀过程中产生的废液排放对环境造成的严重污染，同时可防治晶片破裂，提高成品率。
具体实施方式
以下对本发明较佳实施例做详细描述。
实施例1：
一种半导体晶片表面真空镀膜工艺，其包括以下步骤：
1）半导体晶片表面预清洗，将半导体晶片经若干次超声波清洗后烘干，而后采用金属净洗剂对半导体晶片进行超声波精洗并烘干，以去除晶片表面油污和碎屑；
2）酸洗：将预清洗过的晶片放置于浓度为4%的盐酸溶液中清洗1min，以去除晶片表面氧化物；
3）将酸洗后的半导体晶片于60℃的温水中漂洗并烘干；
4）真空镀膜，将半导体晶片放入真空溅射炉中，抽真空至0.5Pa，先对半导体晶片进行离子轰击清洗，离子轰击清洗完成后抽真空至5*10-2～5*10-3Pa通入氩气，而后启动镍靶溅射70min完成镀镍，镀镍完成后启动锡靶溅射30min完成镀锡，其中镀镍功率为6 kW，离子轰击电流为18A；镀锡功率为6.5 kW，离子轰击电流为10A。
真空镀膜完成后，对成品的镀层与晶片之间结合力进行检测，拉力大于3kg/mm2，为易于焊锡的合格镀膜产品。
实施例2
一种半导体晶片表面真空镀膜工艺，其包括以下步骤：
1）半导体晶片表面预清洗，将半导体晶片经若干次超声波清洗后烘干，而后采用金属净洗剂对半导体晶片进行超声波精洗并烘干，以去除晶片表面油污和碎屑；
2）酸洗：将预清洗过的晶片放置于浓度为3%的盐酸溶液中清洗1min，以去除晶片表面氧化物；
3）将酸洗后的半导体晶片于50℃的温水中漂洗并烘干；
4）真空镀膜，将半导体晶片放入真空溅射炉中，抽真空至10-1Pa，先对半导体晶片进行离子轰击清洗，离子轰击清洗完成后抽真空至5*10-3Pa通入氩气，而后启动镍靶溅射90min完成镀镍，镀镍完成后启动锡靶溅射40min完成镀锡，其中镀镍功率为6 kW，离子轰击电流为13A；镀锡功率为5 kW，离子轰击电流为8.5A。
真空镀膜完成后，对成品的镀层与晶片之间结合力进行检测，拉力大于3kg/mm2，为易于焊锡的合格镀膜产品。
实施例3
一种半导体晶片表面真空镀膜工艺，其包括以下步骤：
1）半导体晶片表面预清洗，将半导体晶片经若干次超声波清洗后烘干，而后采用金属净洗剂对半导体晶片进行超声波精洗并烘干，以去除晶片表面油污和碎屑；
2）酸洗：将预清洗过的晶片放置于浓度为3%的盐酸溶液中清洗2min，以去除晶片表面氧化物；
3）将酸洗后的半导体晶片于55℃的温水中漂洗并烘干；
4）真空镀膜，将半导体晶片放入真空溅射炉中，抽真空至1Pa，先采对半导体晶片进行离子轰击清洗，离子轰击清洗完成后抽真空至5*10-2Pa通入氩气，而后启动镍靶溅射80min完成镀镍，镀镍完成后启动锡靶溅射45min完成镀锡，其中镀镍功率为8 kW，离子轰击电流为15A；镀锡功率为6 kW，离子轰击电流为8A。
真空镀膜完成后，对成品的镀层与晶片之间结合力进行检测，拉力大于3kg/mm2，为易于焊锡的合格镀膜产品。
本发明限定镀镍时间为70～90min，功率为6～8 kW，镀锡时间为30～45min，功率为5～6.5 kW。若功率太小、时间太短会导致镀层太薄、抗拉强度不足，达不到镀层与晶片之间结合力要求；反之功率太大，时间太长会导致镀层太厚，镀层与晶片之间应力增大，使镀层脱离晶片表面，同时真空溅射所配置的靶材损耗严重，增加生产成本。
本发明通过对半导体晶片进行表面真空溅射镀膜，在保证镀层与晶片之间结合力的同时完全避免电镀过程中产生的废液排放对环境造成的严重污染；由于真空镀膜过程中晶片不受任何外力，晶片不会破裂，因此除了能提高成品率还可以用于制造晶片厚度在1mm以下的半导体制冷片，进一步拓展了产品种类，扩大了产品的应用范围。

Claims (3)

1.一种半导体晶片表面真空镀膜工艺，其特征在于：其包括以下步骤：
半导体晶片表面预清洗，以去除半导体晶片表面油污和碎屑；
酸洗：将预清洗过的晶片放置于浓度为3～5%的酸溶液中清洗1～2min，以去除晶片表面氧化物；
将酸洗后的半导体晶片于50℃～60℃的温水中漂洗并烘干；
真空镀膜，将半导体晶片放入真空溅射炉中，抽真空至1～10-1Pa，先采用30～60%的电流对半导体晶片进行离子轰击清洗，离子轰击清洗完成后抽真空至5*10-2～5*10-3Pa通入氩气，而后启动镍靶溅射70～90min完成镀镍，镀镍完成后启动锡靶溅射30～45min完成镀锡，其中镀镍功率为6～8 kW，离子轰击电流为13～18A；镀锡功率为5～6.5 kW，离子轰击电流为8～10A。
2.根据权利要求1所述的半导体晶片表面真空镀膜工艺，其特征在于：所述步骤1）中半导体晶片表面预清洗为将半导体晶片经若干次超声波清洗后烘干，而后采用金属净洗剂对半导体晶片进行超声波精洗并烘干。
3.根据权利要求1所述的半导体晶片表面真空镀膜工艺，其特征在于：所述步骤2）中的酸溶液为硫酸、草酸或盐酸中的一种。
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