2023-11-27
在半导体芯片制造过程中，芯片烘烤是一个非常重要的环节。将芯片放置在高温环境下，通过加热和烘烤来改变芯片内部的物理和化学性质，以达到提高其稳定性和可靠性的目的。在烘烤过程中，水分、溶剂和其他挥发性物质会从芯片中逸出，同时一些化学反应也会在芯片内部发生，如重结晶、氧化等。这些变化可以提高芯片的导电性能和耐久性。
芯片烘烤工艺包括以下几个步骤：
预热：将芯片放入预热炉中，在高温条件下将芯片加热到预设温度，以便后续的烧结处理，也能够减少烧结过程中材料的气泡和裂纹等缺陷的产生。
烧结处理：烧结处理是半导体芯片烤制过程中最为重要的一环，烧结处理的温度、时间、气氛等条件的不同，会对芯片的结构和性能产生深远的影响。在高温下进行烧结，可以使芯片中的材料结晶聚合，从而形成所需的结构。
冷却：完成烧结处理后，需要对芯片进行冷却，将芯片从烧结炉中取出，进行冷却处理，降低温度至室温。
清洁：清洁也是制作半导体芯片过程中必不可少的一环，通过放入去离子水中清洗，可以去除残留的杂质和污垢，确保芯片表面的干净整洁。
封装：最后是封装，将芯片封装在集成电路封装中，以便于使用和维护，芯片封装的好坏，直接关系到芯片的稳定性和寿命。
芯片烘烤的作用：
1、封装前的预处理
在封装之前，芯片需要进行预处理，以去除内部的水分和杂质。这些物质的存在可能会导致封装过程中的问题，如气孔、裂纹等。通过芯片烘烤，可以有效地去除这些有害物质，提高封装的可靠性和稳定性。
2、提高芯片性能
通过烘烤处理，芯片内部的物理和化学性质可以得到改善，从而提高其性能。例如，某些金属氧化物半导体（MOS）器件可以通过烘烤处理来提高其迁移率和载流子寿命。
3、增强芯片的可靠性
烘烤处理可以消除芯片内部的应力，减少微裂纹和缺陷的产生。这些改善可以提高芯片的可靠性和稳定性，从而延长其使用寿命。
芯片烘烤的注意事项：
1、烘烤前处理：芯片在烘烤之前需要进行超声波清洗、真空干燥等处理，以保证芯片表面干净无尘。
2、温度控制：烘烤过程中温度的控制非常重要。过高的温度可能导致芯片内部的物理和化学性质发生变化，从而影响其性能和可靠性。因此，需要对温度进行精确控制，以确保烘烤处理的效果。
3、湿度控制：烘烤过程中的湿度也是一个重要的因素。过高的湿度可能导致芯片受潮，从而影响其性能和可靠性。因此，需要在烘烤过程中控制湿度，以确保芯片不被水分和其他杂质影响。
4、烘烤时间控制：烘烤时间也是影响芯片性能和可靠性的重要因素。过长的烘烤时间可能导致芯片内部的物理和化学性质发生变化，从而影响其性能和可靠性。因此，需要对烘烤时间进行精确控制，以确保烘烤处理的效果。
5、烘烤后处理：芯片烘烤完成后，需要及时将芯片取出，将其表面残留的氧化物通过化学处理去除，以保证芯片的电性能正常。
半导体烤箱是专门为芯片烘烤、封装固化而设计的高精度、高稳定性的热处理设备，它的主要作用是通过加热、保温、冷却等工艺，对半导体材料进行精确的热处理，以达到改善材料性能、提高产品质量的目的。在IC封装领域，半导体烤箱还可以进行晶圆老化和磁性退火等前端半导体功能，以及组装/晶圆级封装功能，能够满足大规模半导体封装和组装生产中对清洁工艺、低氧化、高效固化的要求。
