2023-11-27
在半導(dǎo)體芯片制造過(guò)程中，芯片烘烤是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。將芯片放置在高溫環(huán)境下，通過(guò)加熱和烘烤來(lái)改變芯片內(nèi)部的物理和化學(xué)性質(zhì)，以達(dá)到提高其穩(wěn)定性和可靠性的目的。在烘烤過(guò)程中，水分、溶劑和其他揮發(fā)性物質(zhì)會(huì)從芯片中逸出，同時(shí)一些化學(xué)反應(yīng)也會(huì)在芯片內(nèi)部發(fā)生，如重結(jié)晶、氧化等。這些變化可以提高芯片的導(dǎo)電性能和耐久性。
芯片烘烤工藝包括以下幾個(gè)步驟：
預(yù)熱：將芯片放入預(yù)熱爐中，在高溫條件下將芯片加熱到預(yù)設(shè)溫度，以便后續(xù)的燒結(jié)處理，也能夠減少燒結(jié)過(guò)程中材料的氣泡和裂紋等缺陷的產(chǎn)生。
燒結(jié)處理：燒結(jié)處理是半導(dǎo)體芯片烤制過(guò)程中最為重要的一環(huán)，燒結(jié)處理的溫度、時(shí)間、氣氛等條件的不同，會(huì)對(duì)芯片的結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。在高溫下進(jìn)行燒結(jié)，可以使芯片中的材料結(jié)晶聚合，從而形成所需的結(jié)構(gòu)。
冷卻：完成燒結(jié)處理后，需要對(duì)芯片進(jìn)行冷卻，將芯片從燒結(jié)爐中取出，進(jìn)行冷卻處理，降低溫度至室溫。
清潔：清潔也是制作半導(dǎo)體芯片過(guò)程中必不可少的一環(huán)，通過(guò)放入去離子水中清洗，可以去除殘留的雜質(zhì)和污垢，確保芯片表面的干凈整潔。
封裝：最后是封裝，將芯片封裝在集成電路封裝中，以便于使用和維護(hù)，芯片封裝的好壞，直接關(guān)系到芯片的穩(wěn)定性和壽命。
芯片烘烤的作用：
1、封裝前的預(yù)處理
在封裝之前，芯片需要進(jìn)行預(yù)處理，以去除內(nèi)部的水分和雜質(zhì)。這些物質(zhì)的存在可能會(huì)導(dǎo)致封裝過(guò)程中的問(wèn)題，如氣孔、裂紋等。通過(guò)芯片烘烤，可以有效地去除這些有害物質(zhì)，提高封裝的可靠性和穩(wěn)定性。
2、提高芯片性能
通過(guò)烘烤處理，芯片內(nèi)部的物理和化學(xué)性質(zhì)可以得到改善，從而提高其性能。例如，某些金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）器件可以通過(guò)烘烤處理來(lái)提高其遷移率和載流子壽命。
3、增強(qiáng)芯片的可靠性
烘烤處理可以消除芯片內(nèi)部的應(yīng)力，減少微裂紋和缺陷的產(chǎn)生。這些改善可以提高芯片的可靠性和穩(wěn)定性，從而延長(zhǎng)其使用壽命。
芯片烘烤的注意事項(xiàng)：
1、烘烤前處理：芯片在烘烤之前需要進(jìn)行超聲波清洗、真空干燥等處理，以保證芯片表面干凈無(wú)塵。
2、溫度控制：烘烤過(guò)程中溫度的控制非常重要。過(guò)高的溫度可能導(dǎo)致芯片內(nèi)部的物理和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，從而影響其性能和可靠性。因此，需要對(duì)溫度進(jìn)行精確控制，以確保烘烤處理的效果。
3、濕度控制：烘烤過(guò)程中的濕度也是一個(gè)重要的因素。過(guò)高的濕度可能導(dǎo)致芯片受潮，從而影響其性能和可靠性。因此，需要在烘烤過(guò)程中控制濕度，以確保芯片不被水分和其他雜質(zhì)影響。
4、烘烤時(shí)間控制：烘烤時(shí)間也是影響芯片性能和可靠性的重要因素。過(guò)長(zhǎng)的烘烤時(shí)間可能導(dǎo)致芯片內(nèi)部的物理和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，從而影響其性能和可靠性。因此，需要對(duì)烘烤時(shí)間進(jìn)行精確控制，以確保烘烤處理的效果。
5、烘烤后處理：芯片烘烤完成后，需要及時(shí)將芯片取出，將其表面殘留的氧化物通過(guò)化學(xué)處理去除，以保證芯片的電性能正常。
半導(dǎo)體烤箱是專門(mén)為芯片烘烤、封裝固化而設(shè)計(jì)的高精度、高穩(wěn)定性的熱處理設(shè)備，它的主要作用是通過(guò)加熱、保溫、冷卻等工藝，對(duì)半導(dǎo)體材料進(jìn)行精確的熱處理，以達(dá)到改善材料性能、提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。在IC封裝領(lǐng)域，半導(dǎo)體烤箱還可以進(jìn)行晶圓老化和磁性退火等前端半導(dǎo)體功能，以及組裝/晶圓級(jí)封裝功能，能夠滿足大規(guī)模半導(dǎo)體封裝和組裝生產(chǎn)中對(duì)清潔工藝、低氧化、高效固化的要求。
