半导体晶片的无湿气包装制造技术

已知的晶片包装物在经受热和潮湿的条件时允许空气湿气到达晶片上。这种湿气可以在晶片上造成凝结，从而使其品质严重退化。锗晶片对这种现象特别敏感。为了避免凝结的危险，已经开发了一种用于半导体晶片的包装系统，该包装系统包括至少一个晶片携带盒，该至少一个晶片携带盒依次封闭在至少两个气密袋内，其中在任两个袋之间的空间内插入了一种干燥剂化合物。这个包装系统保持了晶片的品质，即使是在包装物经受热和潮湿的条件时。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于半导体晶片的包装系统。
技术介绍
半导体晶片、特别是旨在用于外延工艺中的晶片的表面在经受潮湿气氛时容易降解。如果晶片包装物内部的温度变得低于所含潮湿空气或气体的露点，则尤其是如此。为了运输，晶片典型地被封闭在单独的盒(称为“冰球盒(pucks)”)中。然后将形成了一个堆叠的多个冰球盒作为一个实体进行组装和包装。晶片也可以在多晶片的盒(称为“舟皿(boats)”)中进行运输。通常，将盒装的晶片放在一个第一气密袋内。然后将这个袋泵至真空，此后用干燥的氮气填充然后密封。最后，作为额外的预防措施，将一个第二袋缠绕在这个内袋上并进行密封。然而一种透彻的分析显示，湿气仍然可以进入这样密封良好的包装物中并到达晶片上。其实，即使使用专用设计的聚合物袋，来自外部气氛中的水蒸气仍然缓慢地扩散穿过这些袋。这甚至发生在使用所谓的防潮袋时，这些防潮袋典型地包括叠层到聚合物片材上的一个招箔。虽然这些包装物中初始的湿气量值可能极小，但在运输和储存过程中、尤其在热的和潮湿的气候下，湿气将在包装物内部持续累积。然后该包装物随后的冷却可能导致在晶片表面上凝结微小的水滴。这可能在冷的地方(如有空调的容纳物中)中储存的过程中发生。现在锗晶片表现得对凝结特别敏感。这是由于锗的原生氧化物可溶于水中。因此，当水滴在晶片上凝结时，表面受到局部影响，从而使得晶片对于之后的外延生长是无用的。这是高度出乎意料的，因为常识是趋向于首先排除湿气进入良好密封的包装物中的可能性。由于在类似的并且充分调查过的硅晶片领域是未知的，这种现象尤其显著。微小水滴在硅基片表面上的凝结其实仅限于当晶片以这种常规方式进行包装时。然而，硅表面与这些水滴的相互作用、以及在水滴蒸发后沉积在晶片表面上的反应产物是根本不同的并且是较无害的，因为硅的原生氧化物不可溶于水中。为了避免这样的问题，已经开发了一种用于半导体晶片的包装系统，该包装系统包括至少一个晶片携带盒，该至少一个晶片携带盒依次封闭在至少两个气密袋内，其中在任两个袋之间的空间内插入了 一种干燥剂化合物。
技术实现思路
在一个优选实施方案中，所述至少一个晶片携带盒被依次封闭在三个袋中，从而限定了一个内袋、一个中袋、和一个外袋，其中该干燥剂化合物被插入该中袋与外袋之间。该包装系统特别适用于锗晶片。所述至少一个晶片携带盒可以包括一个或多个单独的晶片“冰球盒”或一个或多个多晶片的“舟皿”。[0011 ] 该干燥剂化合物可以是硅胶，有利的被包含在一个可渗透湿气的容器如纸袋内，以避免产物遍及两个袋之间的间隙空间进行分散。该包装系统可以包括至少一个防潮类型的袋。在使用三个袋的实施方案中，内袋片材可以由金属化的聚合物组成，中袋片材可以由聚合物组成，并且外袋片材可以由金属化的聚合物组成。该内袋包含了所述至少一个晶片携带盒并且限定了一个封闭的空间，该内袋可以被泵至真空者装填有一种干燥且惰性的气体。类似地，这些相邻袋之间的间隙空间也可以泵至真空者装填有一种干燥且惰性的气体。防潮袋是指由一种水蒸气传递速率(WVTR)最大为O. 02g/24h/100in2的材料制成的袋子，如根据ASTM F-1249所规定和测量的。这样一种材料典型地包括一种或多种共同叠层的聚合物片材(例如，聚乙烯、聚酯、尼龙、聚对苯二甲酸乙二酯)、并且任选地被金属化(例如用铝)。干燥且惰性的气体是指任何无水的且不反应的气体，如干空气、N2、He或Ar。该内袋的作用是在去除了该包装物的更外层之后保护晶片免受湿气影响。这种操控通常是恰在将这个内袋与其晶片内含物一起引入一个无尘室中之前进行。该任选的中袋的作用是遮挡该内袋免受该干燥剂材料的任何污染。确实优选的是避免例如来自干燥剂的粉状残余物粘在内袋的外表面上，因为这个袋将要进入无尘室中。该外袋保护该干燥剂材料免受外部环境影响。所设想的是，有办法穿过外袋进入包装物中的任何湿气都被该干燥剂捕获，由此避免了它进一步穿过另外一个或多个袋而朝晶片扩散。在一个优选实施方案中，该内袋填充有N2，该中袋填充有干空气、并且外袋被泵至真空。将外袋真空密封允许最终检查包装物的整体性，因为任何刺穿都容易通过失去真空而显现出来。附图说明图1是根据本专利技术的一种典型的晶片包装物的示意图。展示了三袋式的实施方案。显示出了 多个晶片冰球盒I的一个组件，这些晶片冰球盒在一个内袋4中包含多个半导体晶片2并且限定了一个封闭的空间3 个中袋6，该中袋包围该内袋并在内袋与中袋之间限定了一个间隙空间5 个外袋8，该外袋包围该中袋并在中袋与外袋之间限定了一个间隙空间7 ;位于中袋与外袋之间的空间内的一个干燥剂容器9。具体实施方式下面一个实例展示了根据本专利技术的一种三袋式实现方式的晶片包装物的制备。将旨在用于外延工艺中的锗晶片放在ePAK 提供的聚乙烯商用硬币式晶片载具(冰球盒)中。这些冰球盒被组装为12件的一个堆叠。这个内袋由叠层有铝箔的聚乙烯构成，袋的总厚度为90 μ m。将这个晶片堆叠放在该袋中，此后将其泵至真空、用干燥N2装填并进行密封。该中袋是一个透明的聚乙烯袋，厚度为90μπι。将这个内袋放在中袋中，此后将其泵至真空、并然后用干燥N2装填并进行密封。这个外袋也是叠层有铝箔的聚乙烯，袋的总厚度为100 μ m。将中袋与一种硅胶囊一起放在这个外袋中，此后将其泵至真空、并然后用干燥N2装填并进行密封。所有的袋都可从例如德州技术公司(Texas Technologies, Inc.)获得。该硅胶容器由5克98%纯度的活性硅土构成、包裹在一个Tyvek 纸袋中、并由ePAK 供应。为了在代表性条件下测试该包装物，将完整的包装物在60%相对湿度和25°C的空气中储存24小时。测量内袋中的气氛的相对湿度仅为5%。这对应于_20°C的露点，从而保证了在晶片上不存在凝结。作为对比实例，制备了与以上相同的包装物，只是省略了该干燥剂。使该包装物经历相同的环境条件。测量该晶片包装物内部的相对湿度为50%。这对应于14°C的露点，必然造成晶片表面上非常严 重的凝结危险。本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于半导体晶片的包装系统，包括至少一个晶片携带盒，该至少一个晶片携带盒被依次封闭在至少两个气密袋内，其特征在于，在任两个袋之间的空间内插入了一种干燥剂化合物。

【技术特征摘要】
2012.03.23 EP 12160926.71.用于半导体晶片的包装系统，包括至少一个晶片携带盒，该至少一个晶片携带盒被依次封闭在至少两个气密袋内，其特征在于，在任两个袋之间的空间内插入了一种干燥剂化合物。2.根据权利要求1所述的包装系统，其特征在于，该至少一个晶片携带盒被依次封闭在三个袋中，从而限定了一个内袋、一个中袋、和一个外袋，其中该干燥剂化合物被插入该中袋与外袋之间。3.根据权利要求2所述的包装系统，其特征在于，该内袋片材由一种金属化的聚合物组成，该中袋片材由一种聚合物组成，并且该外袋片材由一种金属化的聚合物组成。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊恩·德博德，克里斯托夫·德赛因，保罗·万蒂伦，
申请(专利权)人：尤米科尔公司，
类型：实用新型
国别省市：