DD237901A1

DD237901A1 - Verfahren zur dichtheitspruefung von gehaeusen mit eingeschlossenen mikroelektronischen bauelementen

Info

Publication number: DD237901A1
Application number: DD27691385A
Authority: DD
Inventors: Ramona Kurzer; Guenter Schwarzrock; Lothar Reissmueller; Dietrich Huebner
Original assignee: Erfurt Mikroelektronik
Priority date: 1985-06-03
Filing date: 1985-06-03
Publication date: 1986-07-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dichtheitspruefung von in Gehaeusen eingeschlossenen mikroelektronischen Bauelementen und wird bei der Herstellung hochintegrierter Schaltkreise in Hohlkoerperplastverkappung angewendet. Mit ihm werden die Einhaltung der geforderten hohen Zuverlaessigkeit und der zu erwartenden Lebensdauer der Bauelemente nachgewiesen und abgesichert. Es ist Ziel der Erfindung, den Leckratenpruefbereich auf die Erfassung kleiner Leckraten entsprechend dem Nachweisbereich der Leckratenpruefanlagen zu erweitern. Die Aufgabe der Erfindung ist es, den beim Pruefvorgang beeintraechtigenden Einfluss der virtuellen Lecks zu beseitigen, ohne den massenspektrochemischen Nachweis der vorhandenen reellen Lecks einzuschraenken. Das Wesen der Erfindung besteht in der mindestens einmaligen, vorzugsweise mehrmaligen Wiederholung der Verfahrensschrittfolge Lagerung ueber eine bestimmte Zeit und bei vorgegebener Temperatur und Leckratenpruefung etappenweise ueber den gesamten Leckratenpruefbereich. Infolge der Temperatur-Zeit-Behandlung sinkt die virtuelle Leckrate, und es kann etappenweise der interessierende Leckratenbereich erfasst werden.

Description

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dichtheitsprüfung von Gehäusen, vorzugsweise Hohlkörperplast-Gehäusen, mit eingeschlossenen mikroelektronischen Bauelementen, bei denen die Gehäuse einen freien Innenraum aufweisen und metallische Strukturen im Gehäuse eingebettet sind, die in den Innenraum des Gehäuses hineinragen und als elektrische Anschlüsse dienen. Die Dichtheitsprüfung erfolgt durch Feststellen eines Gasstromes eines Testgases, das in den Innenraum des Gehäuses eingebracht wurde, und zur Dichtheitsprüfung wieder aus diesem entströmt.

Das Verfahren findet Anwendung bei der Fertigung von Halbleiterbauelementen, insbesondere von hochintegrierten Schaltkreisen der Mikroelektronik, zum Nachweis und zur Absicherung einer großen Zuverlässigkeit und einer langen zu erwartenden Lebensdauer der Bauelemente.

Charakteristik der bekannten technischen Lösung

Zur Dichtheitsprüfung werden die zu prüfenden elektronischen Bauelemente zunächst in bekannter Weise mit dem Testgas beladen. Es wird angestrebt, einen für alle Prüflinge vergleichbaren Innendruck zu realisieren. Dabei hängt der Druck im Prüfling vom Druck während des Beladens und von der Beladezeit ab. Das Testgas ist vorzugsweise Helium, und das zur Dichtheitsprüfung verwendete Gasspurennachweisgerät ist ein Massenspektrometer. Wird ein radioaktives Testgas eingesetzt, dann wird als Gasspurennachweisgerät ein Strahlungsdetektor benutzt.

Die Feststellung des durch das Testgas markierten Gasstromes ist durch bestimmte Eichmethoden quantifizierbar. Als vergleichbare Meßgröße wird die Leckrate [Pa · m³ · s~¹] ermittelt. Die üblicherweise eingesetzten Lecksuchgeräte gestatten die Erfassung eines Leckratenbereiches von etwa 10~³bis 10"¹⁰Pa · m³ · s"¹.

Der Gasstrom aus den reellen Lecks wird durch Gasanteile verfälscht, die aus der Oberfläche und den oberflächennahen Volumenbereichen des Gehäuses stammen, ohne daß tatsächlich ein reelles Leck vorliegt. Dieser Effekt wird als virtuelles Leck bezeichnet. Gehäuse aus Glas, dichter Keramik oder Metall haben einen nur geringen Einfluß virtueller Lecks. Zur Unterdrückung des Einflusses virtueller Lecks ist es bekannt, die elektronischen Bauelemente der Desorptionslagerung und der Thermodesorption zujjnterwerfen.

• Bei der Desorptionslagerung wird das zu prüfende Bauelement zunächst mit beträchtlich höherem Druck abgedrückt, als er im Inneren eines Prüflings mit dem kleinsten nachzuweisenden Leck erforderlich wäre. Entsprechend hoch werden auch die virtuellen Lecks aufgeladen. Die Zeitkonstanten des größten Teiles der virtuellen Lecks sind relativ klein im Verhältnis zu den Zeitkonstanten des größten Teiles der reellen Lecks. Nach diesem Abdrücken wird noch eine zeitweilige Lagerung bei einem Druck durchgeführt, der den Partikeldruck des Testgases im Prüfling mit dem kleinsten nachzuweisenden Leck gerade aufrechterhält. Dabei werden die virtuellen Lecks bereits merklich entladen.

Bei der Thermodesorption wird die relativ geringe Temperaturabhängigkeit der reellen Leckrate gegenüber der großen Temperaturabhängigkeit der Desorption ausgenutzt. Durch eine kurze Lagerung der Prüflinge bei erhöhter Temperatur werden die Ausfälle infolge virtueller Lecks vermindert.

Bei Plastwerkstoffen dringt das Testgas nicht nur in.die Lecks, sondern auch in den Plastwerkstoff ein. Es können dann nur solche reellen Lecks exakt ermittelt werden, deren Leckrate größer als die der virtuellen Lecks ist. Die Ermittlung ist auf die Bestimmung größerer Lecks begrenzt, die beispielsweise größer als 10"⁶ Pa · m³ · s"¹ sind. Die Anwendung der Desorptionslagerung und der Thermodesorption reicht nicht aus, um auch feinere Lecks bei der Dichtheitsprüfung zu erfassen.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, den Leckprüfbereich bei Plastgehäusen mit innerem Hohlraum auf die Erfassung kleinerer Leckraten entsprechend dem Nachweisbereich der Leckprüfanlagen zu erweitern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Dichtheitsprüfung mikroelektronischer Bauelemente, vorzugsweise Hohlkörperplastgehäuse, anzugeben, bei dem der den Prüfvorgang beeinträchtigende Einfluß der virtuellen Lecks beseitigt ist, ohne den massenspektrometrischen Nachweis der vorhandenen realen Lecks einzuschränken.

Diese Aufgabe wird durch eine mindestens einmalige, vorzugsweise mehrmalige, Wiederholung der Verfahrensschrittfolge Temperatur-Zeit-Behandlung und Prüfung der Leckrate in Etappen über den gesamten Leckraten prüf bereich gelöst. Unter Meßzeit ist in dieser Erfindungsbeschreibung eine Karenzzeit, in der die Dichtheitsprüfung durchgeführt sein muß, zu verstehen.

Nach der Lagerung des zu prüfenden Gehäuses im Testgas—im allgemeinen ist das Helium—werden mit der Dichtheitsprüfung Lecks mit größeren Leckraten, z.B. etwa 10^-4Pa ·. m³ · s~¹ bis 10"⁷Pa · m³ · s"¹, mit einer Meßzeit von 0 bis zu 2h je nach Gehäusevolumen und Testgaskonzentration im Hohlraum und in den weiteren Etappen Lecks mit zunehmend kleineren Leckraten erfaßt, z.B. Leckraten von 1O^-6Pa · m³ s~¹ bis 10"⁸Pa · m³ · s"¹, nach einer Temperatur-Zeit-Behandlung bis zu 50 h bei23°Cbzw. bis zu 3h bei 12O⁰C, Leckraten von 10"⁷Pa · m³: s"¹ bis 10"⁹Pa · m³ · s"¹ nach einer Temperatur-Zeit-Behandlung bis zu 50h bei 23°Cbzw. bis 3h bei 120⁰C, Leckraten von 10"⁸Pa · m³ · s"¹ bis 10"¹⁰Pa · m³ · s"¹ nach einer Temperatur-Zeit-Behandlung bis zu 50 h bei 23°C bzw. bis 3 h bei 120⁰C.

Ausführungsbeispiel

Für die Realisierung der Erfindung ist zur Erfassung des Leckrätenprüfbereiches von 10 ⁴Pa-m³-s ¹ bis 10 ⁷ · Pa · m³ · s ¹, nach der Lagerung der zu prüfenden Gehäuse in Helium eine Leckratenprüfung in einer Meßzeit von 0 bis zu 2 h je nach , Gehäusevolumen und Testgaskonzentration im Hohlraum durchzuführen. Eine Lagerung beispielsweise bis 50 h bei 23°C und eine weitere Leckraten prüfung im Bereich 10"⁷Pa · m³ · s"¹ bis 10"⁸Pa · m³ · s^-1 schließen sich an. Weiterhin wird nach einer Lagerung beispielsweise bis 50 h bei 23°C eine Leckratenprüfung im Bereich 10"⁸Pa · m³ · s"¹ bis 10"⁹Pa · m³ · s"¹ und nach eine weiteren Lagerung bis 50h bei 23°C eine Leckratenprüfung im Bereich 10"⁹Pa · m³ · s"¹ bis 10"¹⁰Pa · m³ · s"¹ vorgenommen. Im allgemeinen werden die Temperatur-Zeit-Behandlungen bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 200⁰C durchgeführt.

Claims

Erfindungsanspruch:'

1. Verfahren zur Dichtheitsprüfung von in Gehäusen, vorzugsweise von in Hohlkörperplastgehäusen, eingeschlossenen mikroelektronischen Bauelementen mit freiem Innenraum und eingebetteten, in den Innenraum des Gehäuses ragenden metallischen Strukturen durch Feststellen des als Leckrate bezeichneten Gasstromes eines in den Innenraum eingebrachten Testgases, vorzugsweise Helium, mit Hilfe eines Gasspurennachweisgerätes, vorzugsweise eines Massenspektrometer, nach einer als Temperatur-Zeit-Behandlung vorgegebenen Lagerung, gekennzeichnet durch eine mindestens einmalige, vorzugsweise mehrmalige, Wiederholung der Verfahrensschrittfolge Temperatur-Zeit-Behandlung und Leckratenfeststellung etappenweise über den gesamten Leckratenbereich.
2. Verfahren nach Pkt. !.,gekennzeichnet dadurch, daß nach der Lagerung der zu prüfenden Gehäuse in Helium die Leckratenfeststellung im Bereich 10"⁴Pa · m³ s"¹ bis 10"⁷Pa · m³ · s"¹ mit einer Meßzeit von 0 bis zu 2 h, eine weitere Lagerung bis 50h bei 23°C, gegebenenfalls 3h bei 12O⁰C, eine weitere Leckratenfeststellung im Bereich 10"⁶Pa · m³· s"¹ bis 10"⁸Pa m³.s"\ weiterhin eine Lagerung bis 50h bei 23°C, gegebenenfalls 3h bei 12O⁰C, eine weitere Leckratenfeststellung im Bereich 10"⁷Pa m³ · s"¹ bis 10"⁹Pa · m³ · s"¹, weiterhin eine Lagerung bis 50h bei 23⁰C, gegebenenfalls3h bei 120°C und weiterhin die Leckratenfeststellung im Bereich 10"⁸Pa · m³ · s~¹ bis 10"¹⁰Pa · m³ · s~¹ durchgeführt werden.
3. Verfahren nach Pkt. 1. und 2., gekennzeichnet dadurch, daß die Temperatur-Zeit-Behandlungen bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 200⁰C durchgeführt werden.