半導體管芯總成去雜質離子的清洗方法

2023-07-30 19:36:51 3

專利名稱：半導體管芯總成去雜質離子的清洗方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體二極體的清洗方法，尤其是涉及一種半導體管芯總成去雜質離子的清洗方法。
背景技術：
半導體二極體作為體積小的分離元件，具有整流、檢波、限幅和保護等多種功能而廣泛用於各種電路中。常規半導體二極體是先將晶棒切割成晶片，再將晶片切割成晶粒，晶粒的兩端面通過錫焊料分別與銅引線焊接製成半導體管芯總成，經酸洗、上膠、注塑、電鍍、引直、印字、測試和包裝，完成半導體二極體的製作。在半導體二極體的製作過程中，半導體管芯總成清洗是否乾淨，直接影響半導體二極體的性能。常規清洗工藝是將晶粒進行經酸洗處理後，再與引線焊接。焊接過程中，半導體管芯總成表面又會吸附錫、銅、銀等重金屬離子以及其它微粒汙物，而這些金屬離子和汙物會造成P-N漏電，造成電路結構的短路，降低半導體二極體的工作穩定性，故需對半導體管芯總成表面進行進一步的清洗處理，以得到潔淨表面。這種清洗方法不僅增加了半導體二極體的製造成本，而且不易完全去除半導體管芯總成表面的重金屬離子。常規的清洗方法是採用多步清洗法，首先是SPM清洗，即用4∶1的硫酸/過氧化氫混合溶液進行清洗，去除有機物；再用SC-1清洗，即用1∶1∶5的氨水/雙氧水/去離子水的混合溶液進行清洗，去除矽晶片表面的有機化合物和微粒；再用SC-2清洗，即用1∶1∶6的鹽酸/雙氧水/去離子水混合溶液進行清洗，去除金屬離子；最後用DHF清洗，即用1∶99的氫氟酸/去離子水的混合溶液進行清洗，去除矽晶片表面自然生成的氧化層，對半導體管芯總成在不同清洗槽內進行多次清洗，以除去附著於晶粒表面雜質離子和有機汙染物，而這種清洗工藝是針對矽晶片進行酸洗處理。當對於焊接後的半導體管芯總成表面的酸洗處理，因晶粒與引腳焊接過程中，會在半導體管芯總成的晶粒表面吸附了大量的重金屬離子，因此這種清洗方法和清洗劑是無法用簡單的方法以及低成本去除乾淨半導體管芯總成晶粒表面的重金屬離子。而半導體二極體工作時受溫度影響較大，採用目前清洗方法所製成的半導體二極體其反向電流IR只能控制在5μA左右，半導體二極體的反向截止性能不穩定，易被反向電壓擊穿，失去單向導電作用，故半導體二極體的品質無法進一步得到提高。另外，採用目前的清洗方法，半導體管芯總成在不同的清洗階段，採用不同的清洗槽，因此需通過專用的機構對半導體管芯總成進行裝卸，不僅操作煩瑣，而且還增加了輔助生產時間。

發明內容
本發明的目的是提供一種在操作方便，低成本的前提下，能提高二極體性能的半導體管芯總成去雜質離子的清洗方法。
本發明為達到上述目的的技術方案是一種半導體管芯總成去雜質離子的清洗方法，其特徵在於(1)、將待清洗的半導體管芯總成插置在清洗槽內，將腐蝕劑倒入清洗槽內，對半導體管芯總成表面進行腐蝕並除去有機汙物，時間控制在1～10min內，斜置清洗槽倒除腐蝕劑，用高壓去離子水快速斜衝洗半導體管芯總成表面；(2)、將前清洗劑倒入清洗槽內，去除半導體管芯總成表面的金屬離子和有機物，並在半導體管芯總成的晶粒表面形成氧化保護層，清冼時間控制在1～5min，倒除前清洗劑，用高壓去離子水快速斜衝洗半導體管芯總成表面；(3)、再將後清洗劑倒入清洗槽內，去除半導體管芯總成表面的金屬離子及有機物，時間控制在1～5min，倒除後清洗劑，用高壓去離子水快速斜衝洗半導體管芯總成表面；(4)、將清洗槽放置在水洗槽內，用超聲波清洗，脫水後將半導體管芯總成放置在純度為99.999％的氮氣氣氛下加熱到120～150℃進行乾燥；按體積百分比，上述的腐蝕劑是分析級或優級純20％～30％的硝酸、20％～30％的氫氟酸、8％～15％的硫酸以及30％～40％的冰乙酸混合溶液，前清洗劑是分析級或優級純15％～35％的磷酸、15％～35％的雙氧水以及40％～60％的去離子水混合溶液，後清洗劑是分析級或優級純55％～70％的硫酸、3％～12％的重鉻酸鉀和25％～35％的去離子水混合溶液；或是分析級或優級純10％～25％的硫酸、10％～25％的硝酸、10％～25％的鹽酸以及40％～55％的去離子水混合溶液。
本發明採用硝酸、氫氟酸、硫酸和冰乙酸的混合酸作為腐蝕劑，並採用相同體積百分比的硝酸、氫氟酸對半導體管芯總成的晶粒表面進行腐蝕，再通過腐蝕劑內的冰乙酸對晶粒腐蝕速率進行緩衝，均勻地消除晶粒表面加工時留下的機械損傷層，使半導體管芯總成的晶粒比較容易和經濟的得到潔淨表面和圓滑的邊緣，以消除尖端放電，提高電性能，同時通過該腐蝕劑還清除半導體管芯總成表面附著的有機物和金屬離子。本發明再用由磷酸、雙氧水和去離子水構成的前清洗液對半導體管芯總成進行清洗，在進一步去除半導體管芯總成表面的金屬離子同時，在半導體管芯總成的晶粒表面立即生成氧化保護層，即而通過本發明化劑配比的後清洗劑，將保護層外的金屬離子有機物，尤其是重金屬離子進行清除。本發明由於採用多次酸洗，而且在不同的酸洗過程中，無需搬動半導體管芯總成，可減少清洗過程上的汙染，而且通過後清洗劑，進一步清洗晶粒保護層外的重金屬離子，提高半導體二極體的反向截止的穩定性，得到高品質的半導體二極體，使半導體二極體在一定反向電壓下的反向電流IR可控制在0.05μA以下。本發明在清洗過程中，採用一個清洗槽來進行多次清洗，操作方便，汙染少，清洗效率高。
具體實施例方式
實施例1本發明半導體管芯總成去雜質離子的清洗方法，(1)、將待清洗的半導體管芯總成插裝在清洗槽內，將腐蝕劑倒入清洗槽內，以下按體積百分比，該腐蝕劑是分析級或優級純20％～30％的硝酸、20％～30％的氫氟酸、8％～15％的硫酸和30％～40％的冰乙酸混合溶液，時間控制在1～10min，清洗槽傾斜倒除腐蝕劑，用高壓去離子水噴淋到半導體管芯總成表面，快速斜衝洗半導體管芯總成表面。(2)、清洗槽進入下一工位、復位後，將前清洗劑倒入清洗槽內，該前清洗劑是分析級或優級純15％～35％的磷酸、15％～35％的雙氧水以及40％～60％的去離子水混合溶液，在對半導體管芯總成表面的金屬離子以及有機物去除的同時，在半導體管芯總成的晶粒表面形成磷矽氧化膜作為氧化保護層，溫度控制在75±5℃，時間控制在1～5min，將清洗槽傾斜，倒除前清洗劑，用高壓去離子水噴淋的半導體管芯總成表面，快速斜衝洗半導體管芯總成表面。(3)、清洗槽進入後一個工位，復位後將後清洗劑倒入清洗槽內，該後清洗劑由分析級或優級純55％～70％的硫酸、3％～12％的重鉻酸鉀和25％～35％的去離子水混合溶液，通過高配比濃度的硫酸以及重鉻酸鉀去除半導體管芯總成晶粒保護層外的金屬離子和有機比，該腐蝕劑是分析級或優級純的20％～30％硝酸、20％～30％氫氟酸、8％～15％硫酸和30％～40％冰乙酸的混合溶液，時間控制在1～10min，清洗槽傾斜倒除腐蝕劑，用高壓去離子水噴淋到半導體管芯總成表面，快速衝洗半導體管芯總成表面。(2)、清洗槽進入下一工位，並復位將前清洗劑倒入清洗槽內，該前清洗劑是分析級或優級純的15％～35％磷酸、15％～35％雙氧水以及40％～60％去離子水的混合溶液，在對半導體管芯總成表面的金屬離子以及有機物去除的同時，在半導體管芯總成的晶料表面形成偏磷矽氧化膜作為氧化保護層，溫度控制在75±5℃，時間控制在1～5min，將清洗槽傾斜，倒除前清洗劑，用高壓去離子水噴淋到半導體管芯總成表面，快速斜衝洗半導體管芯總成表面。(3)、清洗槽進入後一個工位，復位後將後清洗劑倒入清洗槽內，該後清洗劑由分析級或優級純10％～25％的硫酸、10％～25％的硝酸、10％～25％的鹽酸和40％～55％的去離子水混合溶液，通過硫酸和硝酸以及鹽酸的混合酸對半導體管芯總成表面的金屬離子、尤其是對重金屬離子去除，並繼續對半導體管芯總成表面的有機物進行去除，時間控制在3～5min，清洗槽傾斜倒除後清洗劑，用高壓去離子水噴淋到半導體管芯總成表面，快速斜衝洗半導體管芯總成表面。(4)、將半導體管芯總成從清洗槽內拿出並放置在水洗槽內，通過超聲波振蕩器對半導體管芯總成進行清洗，用異丙醇脫水，將半導體管芯總成放置在純度為99.999％的氮氣氣氛下加熱到120～150℃進行乾燥。
實施例4本發明的半導體管芯總成去雜質離子的清洗方法，(1)、將待清洗的半導體管芯總成插裝在清洗槽內，將腐蝕劑倒入清洗槽內，以下按體積百分比，該腐蝕劑是分析級或優級純23％～28％的硝酸、23％～28％的氫氟酸、10％～12％的硫酸和32％～38％的冰乙酸混合溶液，時間控制在5～10min，清洗槽傾斜倒除腐蝕劑，用高壓去離子水噴淋到半導體管芯總成表面，快速斜衝洗半導體管芯總成表面。(2)、清洗槽進入下一工位，並復位將前清洗劑倒入清洗槽內，該前清洗劑是分析級或優級純20％～30％的磷酸、20％～30％的雙氧水和40％～50％的去離子水混合溶液，在對半導體管芯總成表面的金屬離子以及有機物去除的同時，在半導體管芯總成的晶粒表面形成偏磷矽氧化膜作為氧化保護層，溫度控制在75±5℃，時間控制在3～5min，將清洗槽傾斜，倒除前清洗劑，用高壓去離子水噴淋到半導體管芯總成表物，尤其是去除重金屬離子，時間控制在1～5min，清洗槽傾斜倒除後清洗劑，用高壓去離子水噴淋的半導體管芯總成表面，快速斜衝洗半導體管芯總成表面。(4)、將清洗槽放置在水洗槽內，通過超聲波振蕩器對半導體管芯總成進行清洗，用異丙醇脫水，將半導體管芯總成放置在純度為99.999％的氮氣氣氛下加熱到120～150℃進行乾燥。上述的操作過程上，清洗槽為四周邊凸起並向底面圓滑過渡的凹槽，清洗槽可傾斜45°～70°。
實施例2本發明的半導體管芯總成去雜質離子的清洗方法，(1)、將待清洗的半導體管芯總成插裝在清洗槽內，將腐蝕劑倒入清洗槽內，以下按體積百分比，該腐蝕劑是分析級或優級純23％～28％的硝酸、23％～28％的氫氟酸、10％～12％的硫酸和32％～38％的冰乙酸混合溶液，時間控制在5～10min，清洗槽傾斜倒除腐蝕劑，用高壓去離子水噴淋到半導體管芯總成表面，快速斜衝洗半導體管芯總成表面。(2)、清洗槽進入下一工位，並復位將前清洗劑倒入清洗槽內，該前清洗劑是分析級或優級純20％～30％的磷酸、20％～30％的雙氧水和40％～50％的去離子水混合溶液，在對半導體管芯總成表面的金屬離子以及有機物去除的同時，在半導體管芯總成的晶粒表面形成偏磷矽氧化膜作為氧化保護層，溫度控制在75±5℃，時間控制在3～5min，將清洗槽傾斜，倒除前清洗劑，用高壓去離子水噴淋到半導體管芯總成表面，快速斜衝洗半導體管芯總成表面。(3)、清洗槽進入後一個工位，復位後將後清洗劑倒入清洗槽內，該後清洗劑由分析級或優級純60％～65％硫酸、5％～10％重鉻酸鉀和28％～32％去離子水的混合溶液，通過高濃度的硫酸以及重鉻酸鉀去除半導體管芯總成表面的金屬離子，尤其是重金屬離子，並繼續對半導體管芯總成表面的有機物進行去除，時間控制在1～5min，清洗槽傾斜倒除後清洗劑，用高壓去離子水噴淋到半導體管芯總成表面，快速斜衝洗半導體管芯總成表面。(4)、將半導體管芯總成從清洗槽內拿出並放置在水洗槽內，通過超聲波振蕩器對半導體管芯總成進行清洗，用異丙醇脫水，將半導體管芯總成放置在純度在99.999％的氮氣氣氛下加熱到120～150℃進行乾燥。
實施例3本發明的半導體管芯總成去雜質離子的清洗方法，(1)、將待清洗的半導體管芯總成插裝在清洗槽內，將腐蝕劑倒入清洗槽內，以下按體積百分面，快速斜衝洗半導體管芯總成表面。(3)、清洗槽進入後一個工位，復位後將後清洗劑倒入清洗槽內，該後清洗劑由分析級或優級純的15％～20％的硫酸、15％～20％的硝酸、15％～20％的鹽酸和45％～50％的去離子水混合溶液，通過硫酸、硝酸以及鹽酸的混合酸對半導體管芯總成表面的金屬離子、尤其是對重金屬離子去除，並繼續對半導體管芯總成表面的有機物進行去除，時間控制在3～5min，清洗槽傾斜倒除後清洗劑，用高壓去離子水噴淋到半導體管芯總成表面，快速斜衝洗半導體管芯總成表面。(4)、將半導體管芯總成從清洗槽內拿出並放置在水洗槽內，通過超聲波振蕩器對半導體管芯總成進行清洗，用異丙醇脫水，將半導體管芯總成放置在純度為99.999％的氮氣氣氛下加熱到120～150℃進行乾燥。
權利要求
1.一種半導體管芯總成去雜質離子的清洗方法，其特徵在於(1)、將待清洗的半導體管芯總成插置在清洗槽內，將腐蝕劑倒入清洗槽內，對半導體管芯總成表面進行腐蝕並除去有機汙物，時間控制在1～10min內，斜置清洗槽倒除腐蝕劑，用高壓去離子水快速斜衝洗半導體管芯總成表面；(2)、將前清洗劑倒入清洗槽內，去除半導體管芯總成表面的金屬離子和有機物，並在半導體管芯總成的晶粒表面形成氧化保護層，清冼時間控制在1～5min，倒除前清洗劑，用高壓去離子水快速斜衝洗半導體管芯總成表面；(3)、再將後清洗劑倒入清洗槽內，去除半導體管芯總成表面的金屬離子及有機物，時間控制在1～5min，倒除後清洗劑，用高壓去離子水快速斜衝洗半導體管芯總成表面；(4)、將清洗槽放置在水洗槽內，用超聲波清洗，脫水後將半導體管芯總成放置在純度為99.999％的氮氣氣氛下加熱到120～150℃進行乾燥；按體積百分比，上述的腐蝕劑是分析級或優級純20％～30％的硝酸、20％～30％的氫氟酸、8％～15％的硫酸以及30％～40％的冰乙酸混合溶液，前清洗劑是分析級或優級純15％～35％的磷酸、15％～35％的雙氧水以及40％～60％的去離子水混合溶液，後清洗劑是分析級或優級純55％～70％的硫酸、3％～12％的重鉻酸鉀和25％～35％的去離子水混合溶液；或是分析級或優級純10％～25％的硫酸、10％～25％的硝酸、10％～25％的鹽酸以及40％～55％的去離子水混合溶液。
2.根據權利要求1所述的半導體管芯總成去雜質離子的清洗方法，其特徵在於所述的清洗槽為四周邊凸起並向底面圓滑過渡的凹槽，清洗槽可傾斜45°～70°。
3.根據權利要求1所述的半導體管芯總成去雜質離子的清洗方法，其特徵在於所述的腐蝕劑是23％～28％的硝酸、23％28％的氫氟酸、10％～12％的硫酸以及32％～38％的冰乙酸的混合溶液。
4.根據權利要求1所述的半導體管芯總成去雜質離子的清洗方法，其特徵在於所述的前清洗劑是20％～30％的磷酸、20％～30％的雙氧水以及40％～50％的去離子水混合溶液。
5.根據權利要求1所述的半導體管芯總成去雜質離子的清洗方法，其特徵在於所述的後清洗劑是60％～65％的硫酸、5％～10％的重鉻酸鉀和28％～32％的去離子水混合溶液。
6.根據權利要求1所述的半導體管芯總成去雜質離子的清洗方法，其特徵在於所述的後清洗劑是15％～20％的硫酸、15％～20％的硝酸、15％～20％的鹽酸和45％～50％的去離子水混合溶液。
全文摘要
本發明涉及一種半導體管芯總成去雜質離子的清洗方法，將待清洗的半導體管芯總成插置在清洗槽內，將腐蝕劑倒入清洗槽內，對其表面進行腐蝕並除去有機汙物，時間控制在1～10min內，斜置清洗槽倒除腐蝕劑，用去離子水快速斜衝洗半導體管芯總成；將前清洗劑倒入清洗槽內，去除其表面的金屬離子和有機物，在半導體管芯總成的矽界面形成氧化層，清冼時間控制在1～5min，倒除前清洗劑，用去離子水快速衝洗其表面；再將後清洗劑倒放清洗槽內，去除其表面的重金屬離子及有機物，時間控制在1～5min，倒除後清洗劑，用去離子水快速衝洗表面；再通過超聲波進行清洗和乾燥。本發明操作方便，在低成本的前提下，能提高半導體二極體的性能。
文檔編號H01L21/00GK101017772SQ20071002043
公開日2007年8月15日 申請日期2007年2月27日 優先權日2007年2月27日
發明者呂全亞, 張心波, 張國榮 申請人:江蘇佳訊電子有限公司, 常州新區佳訊電子器材有限公司, 常州久和電子有限公司