一种水基型半导体清洗剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水基型半导体芯片清洗剂及其制备方法，该清洗剂包括以下组分（按重量份计）：10‑30份的醇醚溶剂，5‑20份的N‑乙基‑2‑吡咯烷酮，10‑30份的四氢糠醇，2‑11份的非金属离子表面活性剂，去离子水5‑150份，缓蚀剂0.5‑3份，醇胺3‑16份。本发明专利技术的组分中不含任何氟碳溶剂和卤代烃溶剂，清洗剂气味低，不会对人体健康和大气环境造成破坏，且使用方便，操作安全；通过浸渍、超声清洗方法，能够显著提高半导体芯片的清洗效率，提升清洁度。

A water-based semiconductor cleaner and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种水基型半导体清洗剂及其制备方法
本专利技术属于半导体清洗剂
，具体涉及一种水基型半导体芯片清洗剂及其制备方法。
技术介绍
随着电子信息产业的高速发展，电子产品向小型化、智能化、多功能、高可靠性方向发展。在集成电路芯片尺寸逐步缩小，集成度不断提高的情况下，电子工业对集成电路封装技术提出了越来越高的要求，因此半导体芯片键合区的质量直接影响到集成电路器件的可靠性。半导体芯片是通过在半导体片材上进行浸蚀，布线，制成的能实现某种功能的半导体器件。制造过程中需要在半导体芯片的表面电镀一层铝作为有源区金属层，参加电化学反应，在半导体芯片与框架键合步骤中，通常会采用锡铅焊料焊接，因此在真空回流焊后，芯片表面以及周边会残留大量助焊剂污染物；但残留的助焊剂会导致芯片表面的铝层变色，表面张力降低，如不清洗将直接影响到后续金线和铝层的键合失效，以及会降低后续封装过程的可靠性。CN105542990A一种水基LED芯片清洗剂采用烷基醇酰胺烷氧基聚氧乙烯醚、失水山梨醇脂肪酸烷氧基聚氧乙烯醚等制成水基型LED芯片清洗剂，虽然对LED芯片清洗率达到99.5%，但对复杂的半导体芯片的清洗往往达不到预想的要求，而且而且由于清洗剂组分复杂，多种成分不易直接获得，需经过多步反应得到，不够经济实用，。而且清洗剂中需大量的三氟乙醇溶剂，会对人体的生殖系统造成损害，仍存在氟，如果清楚不彻底，长期也会造成键合失效。CN103571640A一种水基LED芯片清洗剂及其制备方法采用异构脂肪醇烷氧基聚氧乙烯醚等制成水基型LED芯片清洗剂，清洗剂组分复杂，需要在1100转/分强力搅拌下加热制得。制备方法复杂，且组分稳定性差，容易浑浊和分层，，对LED芯片或硅片清洗率仅能达到97%，清洗率均不甚理想。但由于led芯片是一种固态的半导体器件，就是一个P-N结，它可以直接把电转化为光。led芯片的组成：由金垫、P极、N极、PN结、背金层构成（双pad芯片无背金层）组成。因此半导体芯片和LED芯片相比在组成上有较大不同，组分更加复杂，而且结构更加精细，其中的苯甲酸钠、苯甲酸胺或水杨酸钠对半导体芯片的铝层仍具有一定的腐蚀性，因此LED芯片的清洗剂并不能适用半导体芯片的清洗要求。现有技术中对半导体芯片的清洗，通常采用溶剂型清洗剂，在公开专利CN107611008A中提及使用溴丙烷采用气相清洗技术用于清除芯片表面助焊剂残留；众所都知，溴丙烷为含有卤素的烷烃试剂，长期接触会对员工造成潜在的致癌风险，且溴丙烷的ODP值为0.02，对臭氧层有破坏性。CN201510593289.7中提及：氟碳溶剂10-60份、氢氟醚10-60份、有机醇1-20份、表面活性剂1-20份、螯合剂1-15份和稳定剂1-15份；该半导体表面清洗剂含氟代化合物，不含破坏环境的氟氯烃类化合物，对半导体表面助焊剂具有较好的溶解、清洗性能，但是该溶剂型清洗剂都含有刺激性气味溶剂，使用人员在清洗时容易引起头晕，刺激眼睛等不良反应。因此现有技术中的溶剂型半导体清洗剂往往含有刺激性气味溶剂和对人体有害的成分。而且根据张光远等人在《微电子学》上发表的文章——半导体芯片上铝键合点被氟沾污后对可靠性的影响中，表明失效的金丝键合点在界面有腐蚀性产物。在这些腐蚀性产物内,用俄歇电子能谱仪分析测定出硫、氯、碳、氟和钠等元素。发现氟是铝层内的主要沾污,而且如果氟不存在腐蚀性,似乎就不会产生沾污。因此我们亟待寻找一种更加安全有效的半导体芯片清洗剂。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种新型的安全有效的水基性半导体芯片清洗剂及其制备方法。本专利技术的第一个目的在于提供一种水基性半导体芯片清洗剂，包括以下组分（按重量份计）：10-30份的醇醚溶剂，5-20份的N-乙基-2-吡咯烷酮，10-30份的四氢糠醇，2-11份的非金属离子表面活性剂，去离子水5-150份，缓蚀剂0.5-3份，醇胺3-16份。进一步地，本专利技术的一种水基型半导体芯片清洗剂，所述醇醚溶剂为二丙二醇单甲醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇单丁醚和二丙二醇二丁醚中的一种或者几种的组合；所述非离子表面活性剂为烷氧基聚氧乙烯醚（n=7-9）中一种或几种的组合；所述醇胺溶剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇、单异丙醇胺和2-甲氨基乙醇中的一种或几种的组合；所述缓蚀剂为苯并三氮唑和硅氧烷酮中的一种或两种的组合。进一步地，本专利技术的一种水基型半导体芯片清洗剂，所述醇醚溶剂为重量份比为0~2:1~4：0~1:0~1的二丙二醇单甲醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇单丁醚和二丙二醇二丁醚；所述醇胺为重量份比为1~2:0~1:1~4的2-氨基-2-甲基-1-丙醇、单异丙醇胺和2-甲氨基乙醇；所述缓蚀剂为重量份比为1:1的苯并三氮唑和硅氧烷酮。进一步地，本专利技术的一种水基型半导体芯片清洗剂，包括醇醚溶剂20份、N-乙基-2-吡咯烷酮5~15份、四氢糠醇30份，烷氧基聚氧乙烯醚（n=7-9）5份、去离子水5~10份、缓蚀剂0.5~2份、醇胺3~5份，其中所述醇醚溶剂为重量份比为1:2~4:1的二丙二醇单甲醚、二丙二醇二甲醚和二丙二醇二丁醚；所述醇胺为重量份比为2:2~4:1的2-氨基-2-甲基-1-丙醇、2-甲氨基乙醇和单异丙醇胺，所述缓蚀剂为重量份比为1:1的苯并三氮唑和硅氧烷酮。进一步地，本专利技术的一种水基型半导体芯片清洗剂，包括醇醚溶剂30份、N-乙基-2-吡咯烷酮10~20份、四氢糠醇20~30份，烷氧基聚氧乙烯醚（n=7-9）8份、水10份、缓蚀剂0.5~1份、醇胺10~13份，其中所述醇醚溶剂为重量份比为1:1~2:1的二丙二醇单甲醚、二丙二醇二甲醚和二丙二醇单丁醚；所述醇胺为重量份比为1:1的2-氨基-2-甲基-1-丙醇和2-甲氨基乙醇，所述缓蚀剂为重量份比为1:1的苯并三氮唑和硅氧烷酮。进一步地，本专利技术的一种水基型半导体芯片清洗剂，所述去离子水为5-10份，为浓缩型清洗剂。进一步地，本专利技术的一种水基型半导体芯片清洗剂，所述去离子水为80-110份，为稀释型清洗剂。进一步地，本专利技术的一种水基型半导体芯片清洗剂，所述溶液为弱碱性,优选pH值为7.5-8.5。本专利技术的第二个目的在于提供一种水基性半导体芯片清洗剂的制备方法，包括以下步骤：在转速为500r/m的转速下，往反应釜中加入醇醚溶剂、四氢糠醇、N-乙基吡咯烷酮，搅拌均匀后；依次加入非离子表面活性剂、醇胺和部分去离子水，上述溶液搅拌至澄清均一溶液后，最后加入苯并三氮唑以及硅氧烷酮缓蚀剂，搅拌至澄清稳定溶液。有益效果：本专利技术制备的水基型半导体芯片清洗剂为弱碱性清洗剂，pH值优选为7.5-8.5，浓缩型和稀释型均可。组分中不含任何氟碳溶剂和卤代烃溶剂，清洗剂气味低，不会对人体健康和大气环境造成破坏，且使用方便，操作安全。(2)本专利技术制备的水基型半导体芯片清洗剂中含有的醇醚溶剂对助焊剂中的有机酸等活化剂有极强的清洗作用，N-乙基-2-吡咯烷酮及四氢糠醇对助焊剂中的天然松香以及人工合成松香树脂都有极好的溶解性，添加了醇胺类溶剂为中和助焊剂中的酸类溶剂，有效防止残留有机酸对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水基型半导体芯片清洗剂，其特征在于，包括以下组分（按重量份计）：10-30份的醇醚溶剂，5-20份的N-乙基-2-吡咯烷酮，10-30份的四氢糠醇，2-11份的非金属离子表面活性剂，去离子水5-150份，缓蚀剂0.5-3份，醇胺3-16份。/n

【技术特征摘要】
1.一种水基型半导体芯片清洗剂，其特征在于，包括以下组分（按重量份计）：10-30份的醇醚溶剂，5-20份的N-乙基-2-吡咯烷酮，10-30份的四氢糠醇，2-11份的非金属离子表面活性剂，去离子水5-150份，缓蚀剂0.5-3份，醇胺3-16份。


2.根据权利要求1所述的一种水基型半导体芯片清洗剂，其特征在于：所述醇醚溶剂为二丙二醇单甲醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇单丁醚和二丙二醇二丁醚中的一种或者几种的组合；所述非离子表面活性剂为烷氧基聚氧乙烯醚（n=7-9）中一种或几种的组合；所述醇胺溶剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇、单异丙醇胺和2-甲氨基乙醇中的一种或几种的组合；所述缓蚀剂为苯并三氮唑和硅氧烷酮中的一种或两种的组合。


3.根据权利要求2所述的一种水基型半导体芯片清洗剂，其特征在于：所述醇醚溶剂为重量份比为0~2:1~4：0~1:0~1的二丙二醇单甲醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇单丁醚和二丙二醇二丁醚；所述醇胺为重量份比为1~2:0~1:1~4的2-氨基-2-甲基-1-丙醇、单异丙醇胺和2-甲氨基乙醇；所述缓蚀剂为重量份比为1:1的苯并三氮唑和硅氧烷酮。


4.根据权利要求1所述的一种水基型半导体芯片清洗剂，其特征在于：包括醇醚溶剂20份、N-乙基-2-吡咯烷酮5~15份、四氢糠醇30份，烷氧基聚氧乙烯醚（n=7-9）5份、去离子水5~10份、缓蚀剂0.5~2份、醇胺3~5份，其中所述醇醚溶剂为重量份比为1:2~4:1的二丙二醇单甲醚、二丙二醇二甲醚和二丙二醇二丁醚；所述醇胺为重量份...

【专利技术属性】
技术研发人员：张呈波，秦旺洋，范从国，
申请(专利权)人：依工特种材料苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32