[發明專利]一種半導體芯片環氧樹脂封裝納米級縫隙的管控方法

在審

• 申請號: 202210147127.0
• 申請日: 2022-02-17
• 公開（公告）號: CN114582738A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 肖南海;李進;張偉偉;楊斌;楊熊輝;洪海霞
• 申請（專利權）人: 上海音特電子有限公司
• 主分類號: H01L21/56
• 分類號: H01L21/56;H01L23/29;H01L23/31
• 代理公司: 上海創開專利代理事務所(普通合伙) 31374
• 代理人: 汪發成

本發明公開了一種半導體芯片環氧樹脂封裝納米級縫隙的管控方法，涉及半導體封裝技術領域。本發明包括：S1、將晶圓從真空包裝取出后進行劃片處理，等離子清洗機清洗，進行打引線焊線；S2、焊線完成后進行注塑；S3、納米級縫隙的生長膜方法；S4、確認生長致密膜；S5、使用150℃烘烤55?65分鐘，確保內部水汽正常清除；S6、正常安排激光去溢膠和電鍍工序，電鍍完成表面除水正常烘烤；S7、切筋后，安排電氣特征參數測試，漏電流IR、正向壓降VF、VB雪崩電壓。本發明解決了特小型封裝因為塑封料顆料和注塑設備壓力不夠，導致產品可靠性問題，有利于提升工業設備的高品質小型化的問題，降低了器件問題對系統的影響。

技術領域

本發明屬于半導體封裝技術領域，特別是涉及一種半導體芯片環氧樹脂封裝納米級縫隙的管控方法。

背景技術

隨著器件的小型化和集成化越來越高，在汽車電子集成電路和功率器件方面，晶圓的流片在臺積電/中興國際等知名大廠，芯片的邏輯功能均能滿足要求，經常受制于芯片后端封裝的制程設計和管控點布局的精細化。

芯片環氧樹脂目前的高端材料依然以漢高/日本住友/日立為主，隨著歐盟Reach的環保要求，器件塑封料又需要防火要求；于是塑封料廠家在添加阻燃性方面，使用二氧化硅、氧化鋁、氫氧化鋁、氫氧化鎂等材料，導致了塑封后容易形成納米級的縫隙問題，器件內部存在納米級的縫隙，就會導致產品的可靠性存在風險隱患。

發明內容

本發明提供了一種半導體芯片環氧樹脂封裝納米級縫隙的管控方法，解決了以上問題。

為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明的一種半導體芯片環氧樹脂封裝納米級縫隙的管控方法，包括如下步驟：

S1、將晶圓從真空包裝取出后進行劃片處理，經過固定芯片固定在框架或基島上，然后經過等離子清洗機清洗，清除殘留光刻膠和焊接區的臟污物質；使焊接體表面可焊性提高，進行打引線焊線；

S2、焊線完成后進行注塑，根據塑封材料的特性完成固化工序，固化完成進行致密性測試，使用超聲波掃描儀掃描塑封體內部，確認是否有分層問題；

S3、納米級縫隙的生長膜方法：在環氧樹脂灌封料中添加的填充劑包括二氧化硅、氧化鋁、氫氧化鋁、氫氧化鎂材料，膜使用氫氧化鋁的材料特性，Al(OH)₃加熱到245+5℃，35-50S，內部將會形成Al₂O₃和H₂O；塑封體內部釋放出來小量水分子，在120分鐘內進行加上電場，使用器件持續工作電壓1.3倍的電壓，電化學Al₂O₃和二氧化硅將生成一層保護膜；

S4、確認生長致密膜：首先利用芯片金相切割CP設備，無損將器件解剖開，產品的芯片四個角部位，使用FIB聚焦離子顯微切割儀器；觀察確保內部生成保護膜；

S5、使用150℃烘烤55-65分鐘，確保控制最高溫度不超過156℃，低于塑封料的固化溫度，讓塑封體內的水氣全體烤干凈，確保內部水汽正常清除；

S6、正常安排激光去溢膠和電鍍工序，電鍍完成表面除水正常烘烤；

S7、切筋后，安排電氣特征參數測試，漏電流IR、正向壓降VF、VB雪崩電壓，所有參數指標應用一致性正態分布管控。

進一步地，所述S1步驟中，芯片在固定芯片完成后，使用等離子清洗機清除殘膠光刻膠和劃片過程殘留的硅粉顆粒，清洗到打引線流程不超過30分鐘，以防止氧化，等離子清洗機清洗不超過二次。

進一步地，所述S2步驟中，塑封料的注塑是否良好，按照AQL品質抽樣水平，使用超聲波掃描儀進行掃描，確保沒有分層現象，確保符合聯合工業國際標準(JEDEC JSTD020D)，沒有異常。