CN109686650A - 一种适于集成电路金属外壳氮-氢混合等离子清洗方法 - Google Patents
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Abstract
一种适于集成电路金属外壳氮‑氢混合等离子清洗方法，具体方法包括以下步骤：⑴将待清洗的集成电路金属外壳平放在等离子清洗机清洗腔内，关好清洗腔仓门；⑵通入一定配比的氮‑氢混合气；⑶设置射频电源功率、腔体真空度、清洗时间的参数；⑷启动清洗程序进行等离子清洗，结束后取出集成电路金属外壳，关好清洗腔仓门。本方法优点是：①清洗过程不使用化工试剂，对操作人员和环境影响小；②清洗过程在真空环境下进行，工艺气体消耗少，成本低；③通过配置夹具可规模化清洗；④对分子尺寸级污渍去除效果优于氩氢混合气进行等离子清洗的方法。适用于金属封装的单片集成电路、混合集成电路以及多芯片模块组装前的表面清洗。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件的处理方法，具体来说，涉及集成电路金属外壳的清洗方法。
背景技术
众所周知，等离子清洗是近年来发展起来的高新技术之一，等离子清洗方法是利用等离子体来达到常规清洗方法无法达到的效果。
在金属封装集成电路生产过程中，贴片前需对金属外壳进行清洁，去除表面污渍和焊接部位金属表面氧化层，以提高焊接的可靠性。通常使用氩气通入等离子清洗机低压腔室，在射频电源的激励下使氩气发生电离，形成激活的氩原子、自由电子和未反应气体等离子化的混合物——即等离子体，再轰击到金属外壳表面，达到去除表面氧化物的目的。在这种工艺中，因氩气是随性气体，电离后的氩原子本身活性差，在清洗过程中，只是通过撞击这一物理过程去除氧化物，清洗时间长，氧化物去除不彻底，影响电路组装的焊接强度。
中国专利数据库中，集成电路领域中利用等离子清洗的专利申请件还不多，仅有2015103098896号《金属圆壳封装单片集成电路生产过程中的等离子清洗方法》、2017110424117号《一种集成电路封装键合前等离子清洗方法及装置》两件，均采用氩氢混合气进行等离子清洗。对于集成电路金属外壳，这种清洗方法效果未必理想。
发明内容
本发明旨在提供一种适于集成电路金属外壳氮-氢混合等离子清洗方法，以克服现有技术清洗时间长、氧化物去除不彻底的缺陷。
发明人在研究中得出以下结论：氢气化学性质活泼，是强还原性气体，但因其具有可燃性，容易发生爆炸，所以纯氢有一定危险性；同时纯氢等离子与金属外壳的金属反应过于激烈，会使表面金属刻蚀。为保证使用安全，同时也为了抑制等离子清洗时氢还原的反应速度，发明人采用氮气为底气混入一定比例的氢气配制成氮-氢混合气体，通过对不同组分的氮-氢混合气，以及射频电源的功率、腔体真空度和清洗时间等主要工艺参数不同组合对金属外壳进行清洗，组装最后对器件焊接强度进行检测，优化氮-氢混合气体组分和等离子清洗主要工艺参数。
发明人提供的适于集成电路金属外壳氮-氢混合等离子清洗的工艺方法，是使用氮-氢混合气体作介质，在等离子清洗机低压腔室中，经射频电源激励，形成激活的氢原子、氮原子、自由电子和未反应气体的等离子体，当这些等离子体轰击到金属外壳表面时，除撞击这一物理过程外，同时伴随离子化氢气以及电离的氢原子与金属外壳的氧化层发生化学还原反应，从而达到金属外壳表面包含氧化物的分子级污渍的去除作用；具体的方法包括以下步骤：
第一步 将待清洗的集成电路金属外壳平放在等离子清洗机清洗腔内，关好清洗腔仓门；
第二步 通入一定配比的氮-氢混合气；
第三步 预先设置射频电源功率、腔体真空度、清洗时间的参数；
第四步 启动清洗程序进行等离子清洗，结束后取出集成电路金属外壳，关好清洗腔仓门。
上述方法的第一步中，所述等离子清洗机的型号是PINK V15-G；该清洗机的清洗腔内安设有网状隔板，集成电路金属外壳放置在隔板之上，将管脚插入隔板的网中。
上述方法的第二步中，所述氮-氢混合气的体积比例是7%∶93%。
上述方法的第三步中，所述设置的射频电源功率为250W，腔体真空度为160mTorr,清洗时间为80s；设置的参数通过电脑芯片控制。
本发明的适于集成电路金属外壳氮-氢混合等离子清洗方法属干法清洗，较其它清洗方法具有以下优势：①清洗过程不使用化工试剂，对操作人员和环境影响小，基本无害；②清洗过程在真空环境下进行，工艺气体消耗少，成本低；③通过配置夹具，可批量清洗，适合规模化生产；④清洗过程同时具备化学反应和物理反应，对分子尺寸级污渍去除效果优于氩氢混合气进行等离子清洗的方法。本方法可以应用在金属封装的单片集成电路、混合集成电路以及多芯片模块组装前的表面清洗。
附图说明
附图1为本发明的等离子清洗方法示意图。
图中，1为清洗腔，2为清洗腔仓门，3为网状隔板，4为集成电路金属外壳，5为氮-氢混合等离子体。
具体实施方式
实施例 用本发明方法清洗一批集成电路金属外壳
第一步 将待清洗的集成电路金属外壳平放在型号为PINK V15-G的等离子清洗机清洗腔内，该清洗腔内安设有网状隔板，集成电路金属外壳放置在隔板之上，将管脚插入隔板的网中，关好清洗腔仓门；
第二步 通入体积比例为7%∶93%的氮-氢混合气，该混合气体由供应商提供；
第三步 设置射频电源功率为250W，腔体真空度为160mTorr,清洗时间为80s，设置的参数通过电脑芯片控制；
第四步 启动等离子清洗机的清洗程序进行等离子清洗，结束后取出集成电路金属外壳，关好清洗腔仓门。
经本清洗方法清洗后的金属外壳表面光洁，焊接后焊料浸润均匀。
Claims (4)
1.一种适于集成电路金属外壳氮-氢混合等离子清洗方法，系用在等离子清洗机中，惰性气体经射频电源激励形成等离子体，对金属外壳表面的清洗，其特征在于本方法是使用氮-氢混合气体作介质，在等离子清洗机低压腔室中，经射频电源激励，形成激活的氢原子、氮原子、自由电子和未反应气体的等离子体，当这些等离子体轰击到金属外壳表面时，除撞击这一物理过程外，同时伴随离子化氢气以及电离的氢原子与金属外壳的氧化层发生化学还原反应，从而达到金属外壳表面包含氧化物的分子级污渍的去除作用；具体的方法包括以下步骤：
第一步 将待清洗的集成电路金属外壳平放在等离子清洗机清洗腔内，关好清洗腔仓门；
第二步 通入一定配比的氮-氢混合气；
第三步 预先设置射频电源功率、腔体真空度、清洗时间的参数；
第四步 启动清洗程序进行等离子清洗，结束后取出集成电路金属外壳，关好清洗腔仓门。
2.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于第一步中，所述等离子清洗机的型号是PINK V15-G；该清洗机的清洗腔内安设有网状隔板，集成电路金属外壳放置在隔板之上，将管脚插入隔板的网中。
3.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于第二步中，所述氮-氢混合气的体积比例是7%∶93%。
4.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于第三步中，所述设置的射频电源功率为250W，腔体真空度为160mTorr, 清洗时间为80s；设置的参数通过电脑芯片控制。
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