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环境与静电对集成电路封装的影响分析

时间:12-20 来源:互联网 点击:

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

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