CN114325303A - 砷化镓芯片开封方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种砷化镓芯片开封方法，属于芯片技术领域。该方法包括如下步骤：S1：打磨砷化镓芯片的目标开封区域至粗糙；S2：将混酸液滴在打磨粗糙的目标开封区域，加热砷化镓芯片使其处于目标温度，自所述目标开封区域发生反应产生棕红色水泡起计时，至反应第一预设时间止，清洗砷化镓芯片；S3：重复执行S2，直至肉眼可见砷化镓芯片表面；S4：将反应时间调整为第二预设时间，重复执行S2，直至所述目标开封区域不再发生反应，清洗砷化镓芯片后完成开封，得到暴露出砷化镓芯片表面电路的芯片。对目标开封区域进行打磨能够去除表面的氧化层及脏污，能够限制反应区域，实现局部开封，利用封装体保护砷化镓衬底，阻止酸液与砷化镓反应。
Description
技术领域
本发明涉及芯片技术领域，具体地涉及一种砷化镓芯片开封方法。
背景技术
芯片是由多层金属线层、介质层和通孔构成，其中每层金属线被介质层隔离并通过通孔连接。当芯片内部失效或分析内部电路结构时，需要去除芯片表面的封装材料。
去除芯片表面的封装材料，简称开封，采用物理或化学的方法去除封装材料，使芯片表面电路暴露出来，以便进行后续的工艺或电路分析。
砷化镓是一种重要的半导体材料，属Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体。砷化镓的电子迁移率比硅大5～6倍，故在制作微波器件和高速数字电路方面得到重要应用。砷化镓的化学性质常温下比较稳定，但是能与热的浓硝酸、盐酸和硫酸发生反应。
砷化镓射频芯片是指采用砷化镓作为半导体材料制造，应用于射频领域的芯片，在这些芯片中，砷化镓往往是作为衬底材料，其他电路形成在衬底材料之上。。
砷化镓射频芯片现有的开封方法是直接把芯片浸入到浓硝酸或浓硫酸中加热腐蚀封装材料，由于砷化镓能够与热的浓硝酸、盐酸和硫酸发生反应的特性，上述方法会造成砷化镓衬底被腐蚀，很难得到完整的芯片，无法对芯片表面电路进行分析。
发明内容
本发明实施方式的目的是提供一种砷化镓芯片开封方法，对目标开封区域进行打磨后能够去除表面的氧化层或者其他脏污，能够加快初始反应速率，同时粗糙的表面能够限制反应区域，这样一来能够对砷化镓芯片表面进行局部开封，充分利用封装体保护砷化镓衬底，阻止酸液与砷化镓反应，开封后能够得到完整的芯片。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种砷化镓芯片的开封方法，所述方法包括如下步骤：
S1：打磨砷化镓芯片的目标开封区域至粗糙；
S2：将混酸液滴在打磨粗糙的目标开封区域，加热砷化镓芯片使其处于目标温度，自所述目标开封区域发生反应产生棕红色水泡起计时，至反应第一预设时间止，清洗砷化镓芯片；
S3：重复执行S2，直至肉眼可见砷化镓芯片表面；
S4：将反应时间调整为第二预设时间，重复执行S2，直至所述目标开封区域不再发生反应，清洗砷化镓芯片后完成开封，得到暴露出砷化镓芯片表面电路的芯片。
进一步地，所述目标温度为60℃-80℃；所述第一预设时间为10-20s；
所述步骤S2具体包括：
S201：将2-3滴混酸液滴在打磨粗糙的目标开封区域；
S202：加热砷化镓芯片使其处于目标温度，自所述目标开封区域发生反应产生棕红色水泡起计时，至反应第一预设时间止；
S203：将砷化镓芯片置入清洗剂中，超声波清洗第三预设时间后取出。
可选的，所述目标温度为70℃；所述第一预设时间为15s。
可选的，所述清洗剂为丙酮或者丁酮。
可选的，所述第三预设时间为1-2分钟。
可选的，所述第三预设时间为1.5分钟。
可选的，所述混酸液为浓硝酸与醋酸的混合酸，浓硝酸与醋酸的体积比为1:1～1:2，所述浓硝酸为质量分数为98％的硝酸，所述醋酸为质量分数为分析纯99.5％的醋酸。采用浓硝酸与醋酸的混合酸，醋酸能够对浓硝酸的反应速度进行缓冲，混合酸在与封装材料反应时，初始速度较浓硝酸较缓，反应一段时间后，浓硝酸被稀释，但是由于有醋酸的缓冲，又能够保证一个相对较快的反应速度，更加可以确保砷化镓芯片开封后的完整性。
可选的，所述混酸液中浓硝酸与醋酸的体积比为1:1.5。
可选的，所述第二预设时间为5-10s。
可选的，所述第二预设时间为8s。
通过上述技术方案，提供一种砷化镓芯片的开封方法，该方法通过对目标开封区域进行打磨后能够去除表面的氧化层或者其他脏污，能够加快初始反应速率，同时粗糙的表面能够限制反应区域，这样一来能够对砷化镓芯片表面进行局部开封，充分利用封装体保护砷化镓衬底，阻止酸液与砷化镓反应，开封后能够得到完整的芯片。
本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：
图1是本发明一种实施方式提供的砷化镓芯片的开封方法流程图；
图2是本发明实验例一获取的开封后的砷化镓芯片显微镜观察图；
图3是本发明实验例二获取的开封后的砷化镓芯片显微镜观察图；
图4是本发明实验例三获取的开封后的砷化镓芯片显微镜观察图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
图1是本发明一种实施方式提供的砷化镓芯片的开封方法流程图。如图 1所示，所述方法包括如下步骤：
S1：打磨砷化镓芯片的目标开封区域至粗糙，在本申请中，砷化镓芯片固定在不锈钢或者陶瓷基板上，使芯片表面电路朝上，目标开封区域位于直面芯片表面电路的一面，目标开封区域可以是圆形、正方形等形状；
S2：将混酸液滴在打磨粗糙的目标开封区域后，加热砷化镓芯片使其处于目标温度，自所述目标开封区域发生反应产生棕红色水泡起计时，至反应第一预设时间止，清洗砷化镓芯片，在本申请中，所述目标温度为60℃-80℃；所述第一预设时间为10-20s，具体步骤包括：
S201：将2-3滴混酸液滴在打磨粗糙的目标开封区域；
S202：热砷化镓芯片使其处于目标温度，自所述目标开封区域发生反应产生棕红色水泡起计时，至反应第一预设时间止；
S203：将砷化镓芯片置入清洗剂中，超声波清洗第三预设时间后取出，在本申请中，所述清洗剂为丙酮或者丁酮；所述第三预设时间为1-2分钟。
S3：重复执行S2，直至肉眼可见砷化镓芯片表面；
S4：将反应时间调整为第二预设时间，重复执行S2，直至所述目标开封区域不再发生反应，清洗砷化镓芯片后完成开封，得到暴露出砷化镓芯片表面电路的芯片，在本申请中，所述第二预设时间为5-10s。
在一个优选实施例中，所述目标温度为70℃；所述第一预设时间为15s。
在一个优选实施例中，所述第三预设时间为1-2分钟。
在一个优选实施例中，所述第三预设时间为1.5分钟。
在本申请中，所述混酸液为浓硝酸与醋酸的混合酸，浓硝酸与醋酸的体积比为1:1～1:2，所述浓硝酸为质量分数为98％的硝酸，所述醋酸为质量分数为分析纯99.5％的醋酸。采用浓硝酸与醋酸的混合酸，醋酸能够对浓硝酸的反应速度进行缓冲，混合酸在与封装材料反应时，初始速度较浓硝酸较缓，反应一段时间后，浓硝酸被稀释，但是由于有醋酸的缓冲，又能够保证一个相对较快的反应速度，更加可以确保砷化镓芯片开封后的完整性。
在一个优选实施例中，所述混酸液中浓硝酸与醋酸的体积比为1:1.5。
在一个优选实施例中，所述第二预设时间为8s。
在本申请中，取放砷化镓芯片需要使用金属或者陶瓷镊子，整个开封过程需要在通风橱中进行。混酸液采用选用90mm或100mm胶头滴管吸取并滴到砷化镓芯片的目标开封区域。
实验例一
在本申请的第一个实验例中，砷化镓芯片开封步骤如下：
步骤一：打磨砷化镓芯片的目标开封区域至粗糙；
步骤二：将3滴混酸液滴在打磨粗糙的目标开封区域，混酸液中浓硝酸与醋酸的体积比为1:1；加热砷化镓芯片，使其处于60℃，观察目标开封区域状态，自所述目标开封区域发生反应产生棕红色水泡起计时，反应时间 10s，停止加热；使用金属或者陶瓷镊子将反应后的砷化镓芯片放入丙酮清洗剂中超声波清洗2分钟后取出；
步骤三：重复步骤二4次，此时肉眼可见砷化镓芯片表面；
步骤四：将3滴混酸液滴在步骤三得到的砷化镓芯片的目标开封区域，混酸液中浓硝酸与醋酸的体积比为1:1；加热砷化镓芯片，使其处于60℃，观察目标开封区域状态，从目标开封区域开始产生棕红色水泡起，开始记反应时间，反应5s，停止加热；使用金属或者陶瓷镊子将反应后的砷化镓芯片放入丙酮清洗剂中超声波清洗2分钟后取出，此时砷化镓芯片表面电路还未完全暴露出来；
步骤五：重复步骤四一次，清洗后得到的砷化镓芯片表面电路完全暴露出来，开封完成。将开封后的砷化镓芯片置于显微镜下观察，采集到图像如图2所示，图中芯片表面电路已经完全暴露，目标区域的封装材料经过腐蚀后明显不平整，砷化镓衬底无明显腐蚀情况。
实验例二
在本申请的第二个实验例中，砷化镓芯片开封步骤如下：
步骤一：打磨砷化镓芯片正面的目标开封区域至粗糙；
步骤二：将2滴混酸液滴在打磨粗糙的目标开封区域，混酸液中浓硝酸与醋酸的体积比为1:1.5；加热砷化镓芯片，使其处于70℃，观察目标开封区域状态，自所述目标开封区域发生反应产生棕红色水泡起计时，反应时间 15s，停止加热；使用金属或者陶瓷镊子将反应后的砷化镓芯片放入丙酮清洗剂中超声波清洗1.5分钟后取出；
步骤三：重复步骤二5次，此时肉眼可见明显砷化镓芯片表面；
步骤四：将2滴混酸液滴在步骤三得到的砷化镓芯片的目标开封区域，混酸液中浓硝酸与醋酸的体积比为1:1.5；加热砷化镓芯片，使其处于70℃，观察目标开封区域状态，从目标开封区域开始产生棕红色水泡起，开始记反应时间，反应8s，停止加热；使用金属或者陶瓷镊子将反应后的砷化镓芯片放入丙酮清洗剂中超声波清洗1.5分钟后取出，此时砷化镓芯片表面电路已经完全暴露出来，开封完成。将开封后的砷化镓芯片置于显微镜下观察，采集到图像如图3所示，图中芯片表面电路已经完全暴露，键合线清晰可见，砷化镓衬底无明显腐蚀情况。
实验例三
在本申请的第三个实验例中，砷化镓芯片开封步骤如下：
步骤一：打磨砷化镓芯片正面的目标开封区域至粗糙；
步骤二：将3滴混酸液滴在打磨粗糙的目标开封区域，混酸液中浓硝酸与醋酸的体积比为1:2；加热砷化镓芯片，使其处于80℃，观察目标开封区域状态，自所述目标开封区域发生反应产生棕红色水泡起计时，反应时间 20s，停止加热；使用金属或者陶瓷镊子将反应后的砷化镓芯片放入丁酮清洗剂中超声波清洗2分钟后取出；
步骤三：重复步骤二3次，此时肉眼可见砷化镓芯片表面；
步骤四：将3滴混酸液滴在步骤三得到的砷化镓芯片的目标开封区域，混酸液中浓硝酸与醋酸的体积比为1:2；加热砷化镓芯片，使其处于80℃，观察目标开封区域状态，从目标开封区域开始产生棕红色水泡起，开始记反应时间，反应10s，停止加热；使用金属或者陶瓷镊子将反应后的砷化镓芯片放入丙酮清洗剂中超声波清洗2分钟后取出，此时砷化镓芯片表面电路已经完全暴露出来，开封完成。将开封后的砷化镓芯片置于显微镜下观察，采集到图像如图4所示，图中芯片表面电路已经完全暴露，砷化镓衬底无明显腐蚀情况。
对比例一
在本申请的一个对比例中，砷化镓芯片通过如下方式开封。
将砷化镓芯片浸入热的浓硝酸中，反应20s，然后取出置于丙酮中超声清洗，重复多次，直至砷化镓芯片电路完全暴露。芯片外围封装材料全部被腐蚀掉，内部砷化镓衬底及芯片引脚被严重腐蚀。
将实验例一至三与对比例进行对比，从图2-4中可以看出，本发明的方法进行砷化镓射频芯片表面的局部开封，实现了充分利用封装体保护砷化镓衬底，阻止酸液与砷化镓反应。其次，本发明采用了浓硝酸与醋酸的混酸液，降低了反应初始的反应速度，提升了反应后期的反应速度，使反应速度较均衡，增加可以确保砷化镓芯片开封后的完整性。
以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。
Claims (10)
1.一种砷化镓芯片的开封方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1：打磨砷化镓芯片的目标开封区域至粗糙；
S2：将混酸液滴在打磨粗糙的目标开封区域后，加热砷化镓芯片使其处于目标温度，自所述目标开封区域发生反应产生棕红色水泡起计时，至反应第一预设时间止，清洗砷化镓芯片；
S3：重复执行S2，直至肉眼可见砷化镓芯片表面；
S4：将反应时间调整为第二预设时间，重复执行S2，直至所述目标开封区域不再发生反应，清洗砷化镓芯片后完成开封，得到暴露出砷化镓芯片表面电路的芯片。
2.根据权利要求1所述的砷化镓芯片的开封方法，其特征在于，所述目标温度为60℃-80℃；所述第一预设时间为10-20s；
所述步骤S2具体包括：
S201：将2-3滴混酸液滴在打磨粗糙的目标开封区域；
S202：加热砷化镓芯片使其处于目标温度，自所述目标开封区域发生反应产生棕红色水泡起计时，至反应第一预设时间止；
S203：将砷化镓芯片置入清洗剂中，超声波清洗第三预设时间后取出。
3.根据权利要求2所述的砷化镓芯片的开封方法，其特征在于，所述目标温度为70℃；所述第一预设时间为15s。
4.根据权利要求2所述的砷化镓芯片的开封方法，其特征在于，所述清洗剂为丙酮或者丁酮。
5.根据权利要求2所述的砷化镓芯片的开封方法，其特征在于，所述第三预设时间为1-2分钟。
6.根据权利要求4所述的砷化镓芯片的开封方法，其特征在于，所述第三预设时间为1.5分钟。
7.根据权利要求1或2所述的砷化镓芯片的开封方法，其特征在于，所述混酸液为浓硝酸与醋酸的混合酸，浓硝酸与醋酸的体积比为1:1～1:2，所述浓硝酸为质量分数为98％的硝酸，所述醋酸为质量分数为分析纯99.5％的醋酸。
8.根据权利要求7所述的砷化镓芯片的开封方法，其特征在于，所述混酸液中浓硝酸与醋酸的体积比为1:1.5。
9.根据权利要求1所述的砷化镓芯片开封方法，其特征在于，所述第二预设时间为5-10s。
10.根据权利要求9所述的砷化镓芯片开封方法，其特征在于，所述第二预设时间为8s。
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