[發(fā)明專利]一種適于基板電路氮-氫混合等離子清洗方法

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• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109671613A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹國平
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州振華風光半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01J37/32
• 代理公司: 貴陽中工知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 52106
• 代理人: 劉安寧

一種適于基板電路氮?氫混合等離子清洗方法，具體方法包括以下步驟：⑴將待清洗的集成電路基板電路平放在等離子清洗機清洗腔內(nèi)，關(guān)好清洗腔倉門；⑵通入一定配比的氮?氫混合氣；⑶設(shè)置射頻電源功率、腔體真空度、清洗時間的參數(shù)；⑷啟動清洗程序進行等離子清洗，結(jié)束后取出基板電路，關(guān)好清洗腔倉門。本方法優(yōu)點是：①清洗過程不使用化工試劑，對操作人員和環(huán)境影響小；②清洗過程在真空環(huán)境下進行，工藝氣體消耗少，成本低；③通過配置夾具可規(guī)模化清洗；④對分子尺寸級污漬去除效果優(yōu)于氬氫混合氣進行等離子清洗的方法。適用于氧化鋁、氧化鈹?shù)群衲せ咫娐泛捅∧せ咫娐芳附忧暗谋砻媲逑础?/p>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的處理方法，具體來說，涉及基板電路的清洗方法。

背景技術(shù)

眾所周知，等離子清洗是近年來發(fā)展起來的高新技術(shù)之一，等離子清洗方法是利用等離子體來達到常規(guī)清洗方法無法達到的效果。

在混合集成電路生產(chǎn)過程中，組裝前需對基板電路進行清潔，去除表面污漬和焊接部位金屬表面氧化層，以提高焊接的可靠性。通常使用氬氣通入等離子清洗機低壓腔室，在射頻電源的激勵下使氬氣發(fā)生電離，形成激活的氬原子、自由電子和未反應(yīng)氣體等離子化的混合物——即等離子體，再轟擊到基板電路表面，達到去除表面氧化物的目的。在這種工藝中，因氬氣是隨性氣體，電離后的氬原子本身活性差，在清洗過程中，只是通過撞擊這一物理過程去除氧化物，清洗時間長，氧化物去除不徹底，影響電路組裝的焊接強度。

中國專利數(shù)據(jù)庫中，集成電路領(lǐng)域中利用等離子清洗的專利申請件還不多，僅有2015103098896號《金屬圓殼封裝單片集成電路生產(chǎn)過程中的等離子清洗方法》、2017110424117號《一種集成電路封裝鍵合前等離子清洗方法及裝置》兩件，均采用氬氫混合氣進行等離子清洗。對于基板電路，這種清洗方法效果未必理想。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種適于基板電路氮-氫混合等離子清洗方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)清洗時間長、氧化物去除不徹底的缺陷。

發(fā)明人在研究中得出以下結(jié)論：氫氣化學(xué)性質(zhì)活潑，是強還原性氣體，但因其具有可燃性，容易發(fā)生爆炸，所以純氫有一定危險性；同時純氫等離子與金屬外殼的金屬反應(yīng)過于激烈，會使表面金屬刻蝕。為保證使用安全，同時也為了抑制等離子清洗時氫還原的反應(yīng)速度，發(fā)明人采用氮氣為底氣混入一定比例的氫氣配制成氮-氫混合氣體，通過對不同組分的氮-氫混合氣，以及射頻電源的功率、腔體真空度和清洗時間等主要工藝參數(shù)不同組合對基板電路進行清洗，組裝最后對器件焊接強度進行檢測，優(yōu)化氮-氫混合氣體組分和等離子清洗主要工藝參數(shù)。

發(fā)明人提供的適于基板電路氮-氫混合等離子清洗的工藝方法，是使用氮-氫混合氣體作介質(zhì)，在等離子清洗機低壓腔室中，經(jīng)射頻電源激勵，形成激活的氫原子、氮原子、自由電子和未反應(yīng)氣體的等離子體，當這些等離子體轟擊到基板電路表面時，除撞擊這一物理過程外，同時伴隨離子化氫氣以及電離的氫原子與基板電路的氧化層發(fā)生化學(xué)還原反應(yīng)，從而達到基板電路表面包含氧化物的分子級污漬的去除作用；具體的方法包括以下步驟：

第一步 將待清洗的基板電路平放在等離子清洗機清洗腔內(nèi)，關(guān)好清洗腔倉門；

第二步 通入一定配比的氮-氫混合氣；

第三步 設(shè)置射頻電源功率、腔體真空度、清洗時間的參數(shù)；

第四步 啟動清洗程序進行等離子清洗，結(jié)束后取出基板電路，關(guān)好清洗腔倉門。

上述方法的第一步中，所述等離子清洗機的型號是PINK V15-G；該清洗機的清洗腔內(nèi)安設(shè)有網(wǎng)狀隔板，所述基板電路放置在隔板之上。

上述方法的第二步中，所述氮-氫混合氣的體積比例是7%∶93%。

上述方法的第三步中，所述設(shè)置的射頻電源功率為200W，腔體真空度為160mTorr,清洗時間為120s；設(shè)置的參數(shù)通過電腦芯片控制。