环境与静电对集成电路封装的影响分析

在当前的水处理中，各项杂质处理的难易程度依次是TOC、SiO2、DO、电阻率，其中电阻率达到18MΩ·cm(25℃)是当前比较容易达到的。由于TOC含量高会使栅氧化膜尤其是薄栅氧化膜中缺陷密度增大，所以栅愈薄要求TOC愈低，况且现在IC技术的发展趋势中，芯片上栅膜越来越薄，故降低TOC是当前和今后的最大难点，因而已成为当今超纯水水质的象征和重心。据有关资料介绍，在美国芯片厂中，50％以上的成品率损失起因于化学杂质和微粒污染；在日本工厂中由于微粒污染引起器件电气特性的不良比例，已由2μm的70％上升到0．8μm超大规模IC的90％以上，可见IC线条宽度越细，其危害越突出。相应的在IC封装过程中超纯水的重要性就显而易见了。

在半导体制造工艺中，大约有80％以上的工艺直接或间接与超纯水，并且大约有一半以上工序，硅片与水接触后，紧接着就进人高温过程，若此时水中含有杂质就会进入硅片而导致IC器件性能下降、成品率降低。确切一点说，向生产线提供稳定优质的超纯水将涉及到企业的成本问题。

2．3纯气的影响

在IC的加工与制造封装中，高纯的气体可作为保护气、置换气、运载气、反应气等，为保证芯片加工与封装的成品率和可靠性，其中一个重要的环节，就是严格控制加工过程中所用气体的纯度。所谓高纯或超纯也不是无休止的要求纯而又纯，而是指把危害IC性能、成品率和可靠性的有害杂质及尘粒必须减少到一定值以下。

例如在IC封装过程中，把待减薄的晶圆，划后待粘片的晶圆，粘片固化后待压焊的引线框架(LF)与芯粒放在高纯的氮气储藏柜中可有效地防止污染和氧化；把高纯的C02气体混合人高纯水中，可产生一定量的H+，这样的混合水具有一定的消除静电吸附作用，代划片工序使用可有效地去除划痕内和芯粒表面的硅粉杂质，以此来减少封装过程中的芯粒浪费。

2．4 温、湿度的影响

温、湿度在IC的生产中扮演着相当重要的角色，几乎每个工序都与它们有密不可分的关系。GB50073-2001《洁净厂房设计规范》中明确强调了对洁净室温、湿度的要求要按生产工艺要求来确定，并按冬、夏季分别规定。

根据国家要求标准，也结合我厂IC塑封生产线的实际情况，特对相关工序确定了温、湿度控制的范围，运行数年来效果不错。

但是，由于空调系统发生故障，在2001年12月18日9：30~9：40期间，粘片工序工作区域发生了一起湿度严重超标事故。当时相对湿度高达86．7％RH，而在正常情况下相对湿度为45~55％RH。

当时湿度异常时粘片现场状况描述如下：

所有现场桌椅板凳、玻璃、设备、晶圆、芯片以及人身上的防静电服表面都有严重的水汽，玻璃上的水汽致使室内人看不清过道，用手触摸桌椅设备表面，都有很明显的手指水迹印痕。更为严重的是在粘片工序现场存放的芯片有许多，其中SOPl6L产品7088就在其列。所有这些产品中还包括其它系列产品，都象经过了一次蒸汽浴一样。

针对这批7088成品率由稳到不稳，再到严重下降这一现象，我们对粘片、压焊、塑封等工序在此批次产品加工期间的各种工艺参数，原材料等使用情况进行了详细汇总，没有发现异常情况，排除了工艺等方面的原因。

事后进一步对废品率极高的18#、21#、25#、340、55#卡中不合格晶进行了超声波扫描，发现均有不同程度的离层，经解剖发现：从离层处发生裂痕、金丝断裂、部分芯片出现裂纹。最后得出结论如下：

(1)造成成品率下降的原因主要是封装离层处产生裂痕，导致芯片裂纹或金丝断裂。

(2)产生离层的原因是由于芯片表面水汽包封在塑封体内产生。

由此可见，温、湿度对IC封装生产中的重大影响。

2．5其它因素的影响

诸如压差因素、微振因素、噪声因素等对IC封装加工中都有一定的影响。鉴于篇幅所限，这里就不再逐一赘述。

3 静电因素对IC封装的影响

首先，静电产生的原因是随处可见的。

在科技飞速发展和工业生产高度自动化的今天，静电在工业生产中的危害已是显而易见的，它可以造成各种障碍，限制自动化水平的提高和影响产品质量。这里结合我厂在集成电路封装、生产过程的实际情况来说明之所以有静电的产生，主要有以下几个方面的原因。

3．1 生产车间建筑装修材料多采用高阻材料

IC生产工艺要求使用洁净车间或超净车间。要求除尘微粒粒径从以往的0．3μm变到0．1μm拟下，尘粒密度约为353个／m3。为此，除了安装各吸尘设备之外，还要采用无机和有机不发尘材料，以防起尘。但对于建材的电性能没有作为一项指标考虑进去。工业企业洁净厂房设计规范中也未作规定。IC工厂的洁净厂房主要采用的室内装修材料有：聚氨酯弹性地面、尼纶、硬塑料、聚乙