[发明专利]一种用聚酰亚胺填充半导体器件管壳的方法

说明书

本发明提出的是一种用聚酰亚胺填充半导体器件管壳的方法，在组装好半导体器件的管壳内涂覆第一层聚酰亚胺，将管壳放入具有保护气体气氛的烘箱中常温静置，使第一层聚酰亚胺填充于管壳内部各器件之间的缝隙；在管壳内涂覆第二层聚酰亚胺，将管壳放入具有保护气体气氛的烘箱中常温静置，使第二层聚酰亚胺平坦的分布于管壳内；在保护气体的气氛中，利用烘箱对聚酰亚胺做温度阶梯式固化处理。本发明在管壳内通过两次涂覆工艺分步填充半导体器件间的空隙、器件表面，保证聚酰亚胺在管壳内的覆盖均匀性和表面平坦性，避免气泡产生，经过对填充后的聚酰亚胺进行阶梯式固化处理，保证聚酰亚胺的热稳定性。

技术领域

本发明涉及的是一种用聚酰亚胺填充半导体器件管壳的方法，属于半导体器件技术领域。

背景技术

聚酰亚胺是一种在高分子链上兼有亚胺环及光敏基团的有机高分子材料，其具有优异的热稳定性，且在化学、电气、机械、感光等方面上也具有良好的性能，在微电子、航空航天、液晶显示、光电子等领域发挥着重要作用。

通常，晶圆级产品的半导体工艺生产过程中，其器件的台阶高度差异一般在纳米级到微米级，在其表面填充聚酰亚胺时，通过调整聚酰亚胺涂覆速率，可以实现平坦化覆盖。但装配有器件的管壳不同于晶圆级产品，其内部含有大量半导体器件、键合金丝等，且半导体器件的台阶高度差甚至达到毫米级，这导致通过现有技术难以实现管壳内部完全覆盖，尤其是器件间的空隙。此外，采用现有工艺对管壳进行聚酰亚胺填充时，器件表面及器件间的空隙处的填充能力有限，聚酰亚胺无法均匀覆盖，且填充过程中容易产生气泡，在高温固化过程中容易形成孔洞状固化层，无法达到使用聚酰亚胺的目的。

发明内容

本发明的目的在于解决现有半导体工艺生产过程中存在的上述问题，提出一种用聚酰亚胺填充半导体器件管壳的方法。

本发明的技术解决方案：一种用聚酰亚胺填充半导体器件管壳的方法，具体包括如下步骤：

1）将半导体器件通过排布、烧结、键合工艺装配在未封帽的管壳内；

2）在管壳内涂覆第一层聚酰亚胺：第一层聚酰亚胺通过悬涂工艺涂覆于管壳内，悬涂厚度及速率与管壳壁高度及管壳内器件台阶分布相匹配，悬涂速率为1500 rad/min ~4000 rad/min；涂覆第一层聚酰亚胺时，聚酰亚胺仅填充于管壳内部器件之间的缝隙，填充区域无气泡，悬涂后器件表面没有聚酰亚胺，聚酰亚胺上表面与相邻器件上表面处于同一个平面；

3）将管壳放入具有保护气体气氛的烘箱中常温静置，保护气体为氮气，烘箱内氮气压强稳定状态下，氧气含量低于100 ppm；管壳在烘箱内的静置时间取决于聚酰亚胺材料的黏度，参考静置时间为0.5小时~16小时；

4）在管壳内涂覆第二层聚酰亚胺：第二层聚酰亚胺通过悬涂工艺涂覆于管壳内，悬涂厚度及速率与管壳壁高度及管壳内器件台阶分布相匹配，悬涂速率为100 rad/min ~2000 rad/min，小于第一层聚酰亚胺悬涂速率；涂覆第二层聚酰亚胺时，聚酰亚胺平坦地分布于管壳内，平坦分布状态下的表面高度要高于管壳内的器件、键合丝等的最高点，填充区域无气泡；

5）将管壳放入具有保护气体气氛的烘箱中常温静置，条件同步骤3）；

6）在保护气体的气氛中，利用烘箱对聚酰亚胺做温度阶梯式固化处理；温度阶梯式固化包括预固化、去溶剂固化、聚酰亚胺固化、降温四个过程：

①烘箱由常温升至预固化温度，温度需缓慢线性升高，升温时间需不低于1小时，防止升温过快产生气泡。预固化的温度和时间与聚酰亚胺厚度、面积、器件台阶平坦度有关，预固化温度范围为50℃~100℃，预固化维持时间为0.5小时~16小时；

②烘箱由预固化温度升至去溶剂固化温度，温度需缓慢线性升高，升温时间需不低于2小时，防止升温过快产生气泡。去溶剂固化温度需高于预固化温度，去溶剂固化的温度和时间与聚酰亚胺厚度、面积、器件台阶平坦度有关，去溶剂固化温度范围为100℃~180℃，去溶剂固化维持时间为0.5小时~12小时；