[发明专利]一种复合等离子气体清洗活化方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体芯片领域，尤其涉及半导体芯片封装技术领域。

背景技术

等离子体和固体、液体或气体一样，是物质的一种状态，也叫做物质的第四态。对气体施加足够的能量使之离化便成为等离子状态。等离子体的″活性″组分包括：离子、电子、活性基团、激发态的核素(亚稳态)、光子等。等离子清洗器就是通过利用这些活性组分的性质来处理样品表面，从而实现清洁、改性、光刻胶灰化等目的。

通常的半导体封装流程为：芯片圆片切割；芯片键合在引线框架或者基板上；导线键合，使芯片和外部电路连接导通；环氧树脂包覆芯片，芯片座，导线及导线连接的引线框架的内部引脚或基板上的焊垫；分割成单颗及外部引脚成型。

环氧树脂包封的主要作用是给其内部的芯片，导线及导线连接提供机械支撑，散热，电气绝缘，抵抗潮气或酸碱引起的腐蚀。环氧包封体是一个多种材料交叉的综合体，存在环氧和多种材料的结合界面，如果界面的结合强度不够，在恶劣情况下就会分层，产品的可靠性下降。

特别是20世纪80年代以来，随着表面贴装技术的广泛应用，一种比较严重的失效模式就是封装体在客户端进行表面贴装SMT时，芯片封装体从界面处开裂，界面处的导线键合受到分离应力作用容易开路而导致产品失效，界面处的芯片建立了与外界的潮气通路，其失效机理就是由于有些工序中温度比较高，界面所吸收的潮气在高温下体积迅速膨胀，产生的应力高于界面的结合力导致的开裂。为此JEDEC固态技术协会公布了针对SMT器件的潮气敏感度的标准，对此给了明确的潮气敏感度定义、实验方法、等级划分。

等离子处理也是一种较为常见的处理方法，通过等离子气体冲击塑封前的产品获得清洁，活化的表面，通常对清洁表面的浅层污染物或氧化较为有效，但是产生能增加粘结效果的活性基团功能比较弱，而且由于空气中存在一些油气等污染物，其效果会随处理后放置的时间衰减，通常不能超过12小时。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种复合等离子气体清洗活化方法，其能够提高芯片封装中界面的结合强度，改善处理后的保存时间问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种复合等离子气体清洗活化方法，包括芯片切割，芯片贴装，导线键合，其特征在于：导线键合后，先使用氩气对引线框架类产品的引线框架，连接导线，芯片或者PCB基板类产品的PCB基板，连接导线，芯片进行等离子处理，再使用氮气对引线框架类产品的引线框架，连接导线，芯片或者PCB基板类产品的PCB基板，连接导线，芯片进行等离子处理，然后进行后道封装工序。

作为本发明所述的复合等离子气体清洗活化方法的一种优选方案：抽真空使得腔体内真空度小于0.25托，将待处理材料的表面与等离子体入射的夹角控制在30-90度之间，射频发生器发出高频波，使连为一体的腔体内的氩气成为等离子体，射频波功率500+/-100瓦，作用时间25+/-10秒，氩气的流量20+/-15标准立方厘米，氩气处理完成后，通入氮气，氮气作用时，射频波功率300+/-150瓦，作用时间30+/-20秒，氮气的流量20+/-15标准立方厘米。

作为本发明所述的复合等离子气体清洗活化方法的一种优选方案：完成等离子处理后的待处理材料在10000及100000级无尘环境下保存的时间小于4小时，在大气中的时间控制在2小时之内，在氮气柜中保存时间小于14小时。

作为本发明所述的复合等离子气体清洗活化方法的一种优选方案：抽真空使得腔体内真空度小于0.23托，将待处理材料的表面与等离子体入射的夹角控制在70-80度之间，射频发生器发出高频波，使连为一体的腔体内的氩气成为等离子体，射频波功率480瓦，作用时间28秒，氩气的流量24标准立方厘米，氩气处理完成后，通入氮气，氮气作用时，射频波功率280瓦，作用时间30秒，氮气的流量22标准立方厘米。

本文中“待处理材料”，指半导体芯片在环氧树脂包封前的半成品，如引线框架类，主要包含引线框架，连接导线，芯片；如PCB基板类，主要包含PCB基板，连接导线，芯片。可以根据具体工艺需要选择等离子处理的区域与助粘处理的区域。

目前，一般的等离子清洗工艺，其粘结力加强的效果仅仅体现在抵抗后续工艺，如，：电镀、切筋成型、切割中的应力，而不能达到降低潮气等级的效果；并且存放的时间有限，一般为12小时以内。