等離子清洗在半導(dǎo)體封裝制程上的作用

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2022-04-20

金屬材料之間的粘接技術(shù)在航空航天、封裝、建筑業(yè)、傳感器等行業(yè)中廣泛應(yīng)用。尤其是在半導(dǎo)體封裝設(shè)計(jì)中，為了提高半導(dǎo)體產(chǎn)品的可靠性和使用壽命，非常重視引線與基板之間鍵合的附著力。

封裝工藝通常可以分為前段操作和后段操作兩大步，并以塑料封裝成型作為前后段操作的分界點(diǎn)。通常情況下，芯片封裝技術(shù)的基本工藝流程如下。第一步，硅片減薄，通過(guò)拋光、磨削、研磨以及腐蝕等達(dá)到減薄目的。第二步，晶圓切割，把制造的晶圓按設(shè)計(jì)要求分切成所需要的尺寸。第三步，芯片貼裝，完成不同位置及各個(gè)型號(hào)尺寸芯片的貼片工藝。第四步，芯片互聯(lián)，將芯片與各個(gè)引腳、I/O以及基板上布焊區(qū)等位置相連接，保證信號(hào)傳輸?shù)牧鲿承院头€(wěn)定性。第五步，成型技術(shù)，塑料封裝，給芯片包覆外衣。第六步，去飛邊毛刺，使外觀更美觀。第七步，切筋成型，按設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)尺寸，將產(chǎn)品完成沖切分離，引腳打完成型，為后續(xù)工序提供半成品。第八步，上焊錫打碼工序，注明產(chǎn)品規(guī)格和制造商等，注明其身份信息。

在現(xiàn)階段封裝技術(shù)的基本工藝流程中，硅片的減薄技術(shù)主要有磨削、研磨、化學(xué)機(jī)械拋光、干式拋光、電化學(xué)腐蝕、等離子增強(qiáng)化學(xué)腐蝕、濕法腐蝕以及常壓等離子腐蝕等。芯片貼裝的方式主要有共晶貼片、導(dǎo)電膠貼片、焊接貼片以及玻璃膠貼片4種。芯片互連常見的方法主要有打線鍵合、載在自動(dòng)鍵合（TapeAutomateBonding，TAB）以及倒裝芯片鍵合。封裝工藝的好壞直接影響微電子產(chǎn)品的良品率，而在整個(gè)封裝工藝環(huán)節(jié)中的最大問(wèn)題是產(chǎn)品表面附著的污染物。針對(duì)污染物出現(xiàn)環(huán)節(jié)的不同，等離子清洗可應(yīng)用于各個(gè)工序前邊。它一般分布于粘片前、引線鍵合前以及塑封前等。

等離子清洗

等離子體是在膠體內(nèi)包括足夠多的正負(fù)電荷數(shù)量，且正負(fù)電荷數(shù)目相當(dāng)?shù)膸щ娏Ｗ拥奈镔|(zhì)堆積狀態(tài)，或者是由大量帶電粒子組成的非凝聚系統(tǒng)。等離子體中包括正負(fù)電荷和亞穩(wěn)態(tài)的分子和原子等。

一方面，當(dāng)各種活性粒子與被清洗物體表面彼此碰觸時(shí)，各種活性粒子與物體表面雜質(zhì)污物會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成易揮發(fā)性的氣體等物質(zhì)，隨后易揮發(fā)性的物質(zhì)會(huì)被真空泵吸走。例如，活性氧等離子體與材料表面的有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)。它的優(yōu)點(diǎn)是清洗過(guò)程相對(duì)較快、選擇性相對(duì)好以及清除污染物的效果非常好，缺點(diǎn)是產(chǎn)品外表面發(fā)生氧化產(chǎn)生氧化物，附著在產(chǎn)品表面。

另一方面，各種活性粒子會(huì)轟擊清洗材料表面，使得材料表面的沾污雜質(zhì)會(huì)隨氣流被真空泵吸走。這種清洗方式本身不存在化學(xué)反應(yīng)，在被清潔材料表面沒(méi)有留下任何氧化物，因此可以很好地保全被清洗物的純凈性，保障材料的各向異性。但是，它會(huì)對(duì)材料表面造成很大損傷和侵蝕，會(huì)在材料表面發(fā)生很大的反應(yīng)熱，對(duì)被清洗表面的雜質(zhì)污物選擇性差。例如，用活性氬等離子體清洗物件表面微粒污染物，活性氬等離子體轟擊被清洗件表面后產(chǎn)生的揮發(fā)性污染物會(huì)被真空泵排出。

等離子清洗在封裝制程上的作用

等離子清洗在整個(gè)封裝工藝過(guò)程中的作用主要有防止包封分層、提高焊線質(zhì)量、增加鍵合強(qiáng)度、提高可靠性以及提高良品率節(jié)約成本等。

隨著半導(dǎo)體行業(yè)不斷向小型化微型化發(fā)展，對(duì)半導(dǎo)體的封裝設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。高質(zhì)量的封裝技術(shù)可以提高電子產(chǎn)品的壽命。封裝過(guò)程中各鍵合部分的鍵合強(qiáng)度不足、焊球分層或脫落成為制約半導(dǎo)體發(fā)展的重要因素，必須在不破壞材料表面特性的前提下，有效清除各類污染物，將等離子清洗引入半導(dǎo)體封裝中，可以提高材料表面的潤(rùn)濕性和鍵合強(qiáng)度，能夠顯著改善封裝的可靠性和質(zhì)量。