一种原子层沉积用于静电保护二极管的管控及制造方法与流程

1.本发明属于功率半导体器件生产制造技术领域，特别是涉及一种原子层沉积用于静电保护二极管的管控及制造方法。


背景技术：

2.随着半导体和集成电路的技术不断发展，摩尔定律也预测将被打破，产品的性能越来越高，体积越来越小；小体积的大功率的产品，对于散热要求越来越高，导致晶圆越来越薄，对于100um厚度的晶片，“金属迁移”问题的风险增加，特别是导电银浆焊接的产品，晶圆减的越薄，风险越大；离子迁移是指水汽渗入至芯片表面，电极的金属元素容易被电解形成金属离子，若加入电场p+、n-，p电极析出的离子沿着电场方向迁移，导致短路或者微漏电形成电气性能不良。
3.现有的技术思路主要集中在产品封装完成后进行产品烘烤，将内部的水汽烘烤干净，随着产品的应用场景和条件越来越严酷，设备厂商在器件外部涂上三防漆来增加寿命，提高产品的可靠性；但是采用三防漆长时间依然会产生离子迁移的风险，并且在高低温冲击下，会加速老化并且会增加二次回流。原子层沉积是一种可以将单质原子膜形式一层一层的镀在基底表面的方法，原子层沉积与普通的化学沉积有相似之处，但在原子层沉积过程中，新的一层原子膜的化学反应是直接与之前一层相关联的，这种方式使每次反应只沉积一层原子。现有的静电二极管的的管控和制造过程中，目前还没有与原子层沉积相结合的技术方案，并解决离子迁移的问题。因此，针对以上问题，提供一种原子层沉积用于静电保护二极管的管控及制造方法具有重要意义。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种原子层沉积用于静电保护二极管的管控及制造方法，解决了以上问题。
5.为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
6.本发明的一种原子层沉积用于静电保护二极管的管控及制造方法，包括如下步骤：
7.s1、芯片固定：在芯片固定前将铜框架基板进行固定在固晶设备上，使用丝网印刷银浆或蘸银浆的制程工艺，将导电银浆蘸置于铜框架基板上，然后将芯片固定于银浆上面，保证银浆与芯片的接触为75％，银浆的高度不高于芯片厚度的50％，芯片与铜框架基板之间的左右偏斜角度不大于2度，然后通过高温固化银浆，将芯片与铜框架基板连接起来；
8.s2、等离子清洗：使用等离子清洗焊盘，在清洗后，使用水滴角测试是否《13
°
，确认清洗洁净度达到要求。
9.s3、打线工艺：焊盘与铜框架基板引脚之间使用打线机进行合金线或引线作为焊接线进行焊接，避免焊接线与焊盘之间出现的空洞、弹坑、虚焊，并进行焊接牢固推力测试，以保证下一道工序的可靠；
10.s4、原子沉积：将打好线的半成品在放置于托盘上形成阵列排布的矩阵式组件并放置于沉积设备中，使用氧化铝进行沉积，沉积过程中，使焊接线正面朝上；
11.s5、原子层沉积检查：在上述步骤完成后，除常规均匀性检测外，还进行定期聚焦离子激光切割、测量厚度以及能量分析光谱仪成分分析，另外进行24小时热磷酸测试进行评估保护效果；
12.s6、注塑成型工艺：在原子沉积完成后，在0.5h内进行注塑封装，注塑封装的颗粒直径小于75um；
13.s7、emc树脂作为包封料或塑封料的后固化：使用烤箱于175℃下，将使用emc树脂注塑完好的器件进行六小时的后固化，让塑封料达到最佳的效果，借助分层扫描设备控制分层及空洞检查，标记存在空洞的不合格产品；
14.s8、激光去残胶：使用激光将位于铜框架基板外部的残胶进行去除，在去除过程中使用放大镜进行首件以及过程管制；
15.s9、后续工艺：电镀、打标、切筋、自动测试线、包装；电镀具体是对引脚电镀，电镀后电性使用正态分布法分析，成品外观检查以及包装。
16.进一步地，所述s2步骤中等离子清洗功率为300-450w，射频清洗时间标准为20-60s，氮气n2供应0.18-0.3mpa,氩气ar供应0.18-0.3mpa。
17.进一步地，在所述s9步骤前，使用50％硝酸溶液以及2％的苯丙三氮唑将外部铜框架基板表面的氧化铝去除，同时保护铜框架基板。
18.本发明相对于现有技术包括有以下有益效果：
19.本发明的原子层沉积用于静电保护二极管的管控及制造方法全面提升了静电保护二极管的产品品质，避免了离子迁移，保护稳定性好，即使水渗进去也不会失效；解决了大功率小封装的离子迁移问题，减小离子迁移风险，降低产品在生产过程中的管控成本，特别是目前主流使用高低温冲击，减少加速拉花的工序或减少了二次回流；采用本方法可以使晶圆的厚度持续减薄，可以减少封装用于高端环氧树脂的依赖，减少树脂成本；使用本方法除了重点管控好沉积工序，减少对于后续的生产工序管控的难度，特别对于环氧树脂注塑车间的环境管控成本，经济效益明显提升。
20.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明一种原子层沉积用于静电保护二极管的管控及制造方法的步骤图；
23.图2为本发明制造完成后的静电保护二极管的结构示意图；
24.图3为图2的整体外形结构示意图；
25.图4为图1中原子沉积步骤前的托盘与器件的阵列排布示意图；
26.图5为图1中原子沉积步骤中与托盘相配合的沉积设备的结构示意图；
27.图6为图1中承载器件的固化承载设备的结构示意图。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“阵列”、“表面”、等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.请参阅图1-6所示，本发明的一种原子层沉积用于静电保护二极管的管控及制造方法，包括如下步骤：
31.s1、芯片固定(die bonding)：在芯片固定前将铜框架基板进行固定在固晶设备上，使用丝网印刷银浆或蘸银浆的制程工艺，将导电银浆蘸置于铜框架基板上，然后将芯片固定于银浆上面,具体是添加银浆胶的管制是浆的量不低于胶盘储胶处容量的2/3，保证银浆与芯片的接触为75％，银浆的高度不高于芯片厚度的50％，芯片与铜框架基板之间的左右偏斜角度不大于2度，然后通过高温固化银浆，将芯片与铜框架基板连接起来；
32.s2、等离子(plasma)清洗：使用等离子清洗焊盘，在清洗后，使用水滴角测试是否《13
°
，确认清洗洁净度达到要求；等离子清洗功率为300-450w，射频清洗时间标准为20-60s，氮气n2供应0.18-0.3mpa,氩气ar供应0.18-0.3mpa。
33.s3、打线工艺(wire bonding)：焊盘与铜框架基板引脚之间使用打线机进行合金线或引线作为焊接线进行焊接，避免焊接线与焊盘之间出现的空洞、弹坑、虚焊，并进行焊接牢固推力测试，以保证下一道工序的可靠；
34.s4、原子沉积：将打好线的半成品在放置于托盘上形成阵列排布的矩阵式组件并放置于沉积设备中，使用氧化铝进行沉积，沉积过程中，使焊接线正面朝上，减少因为重力影响产品性能，并且放置的均匀性满足nu％，wiw 0.5-0.75％w2w,b2b:《2.5％；沉积设备如图5所示，包括框架以及安装于框架上的放置槽，托盘放置于放置槽内；
35.s5、原子层沉积(ald)检查：在上述步骤完成后，除常规均匀性检测外，还进行定期聚焦离子激光切割、测量厚度以及能量分析光谱仪成分(edx)分析，另外进行24小时热磷酸测试进行评估保护效果；
36.s6、注塑成型工艺(molding)：在原子沉积完成后，在0.5h内进行注塑封装，注塑封装的颗粒直径小于75um；更容易保护原子沉积层与塑封料的结合致密性,严格按照生产前确认、设备点检、洗模、润模、首件确认流程；
37.s7、emc树脂(epoxy molding compound)作为包封料或塑封料的后固化：将完成注塑成型工艺的器件，放置于如图6所示的固化承载设备上，该固化承载设备为框架式结构，上设置有若干层层板，层板表面设置有格栅状的开口通气孔，将器件直接放置于层板上，并推入烤箱内，使用烤箱于175℃下，将使用emc树脂注塑完好的器件进行六小时的后固化，让塑封料达到最佳的效果，借助分层扫描设备控制分层及空洞检查，标记存在空洞的不合格产品；
38.s8、激光去残胶：使用激光将位于铜框架基板外部的残胶进行去除，在去除过程中使用放大镜进行首件以及过程管制；
39.s9、后续工艺：电镀、打标、切筋、自动测试线(tmtt)、包装；电镀具体是对引脚电镀，电镀后电性使用正态分布法分析，成品外观检查以及包装。
40.在s9步骤前，使用50％硝酸溶液以及2％的苯丙三氮唑将外部铜框架基板表面的氧化铝去除，同时保护铜框架基板；其中，50％硝酸溶液用于去除氧化铝；2％的苯丙三氮唑用于保护铜框架，防止硝酸把铜框架本体腐蚀掉。
41.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。