等离子清洗在先进封装工艺中的应用( 二 ) 芯片失效分析半导体工程师2

在现阶段封装技术的基本工艺流程中，硅片的减薄技术主要有磨削、研磨、化学机械抛光、干式抛光、电化学腐蚀、等离子增强化学腐蚀、湿法腐蚀以及常压等离子腐蚀等。芯片贴装的方式主要有共晶贴片、导电胶贴片、焊接贴片以及玻璃胶贴片4种。芯片互连常见的方法主要有打线键合、载在自动键合（TapeAutomateBonding ， TAB）以及倒装
芯片键合。
封装工艺的好坏直接影响微电子产品的良品率，而在整个封装工艺环节中的最大问题是产品表面附着的污染物。针对污染物出现环节的不同，等离子清洗可应用于各个工序前边。它一般分布于粘片前、引线键合前以及塑封前等。等离子清洗在整个封装工艺过程中的作用主要有防止包封分层、提高焊线质量、增加键合强度、提高可靠性以及提高良品率节约成本等。
3等离子清洗实验
3.1清洗实验
本次研究中采用目前在封装行业广泛使用的箱体式等离子清洗机进行工艺实验，在净房内完成本次实验研究。工艺流程：真空泵开始投入工作，达到清洗材料所需真空度；辉光电源开启，流量计开启，辉光清洗特定工艺时间；关闭辉光电源，关闭流量计；真空泵关闭后，充入化学反应不积极的惰性净化气体，使箱体内真空度达到大气压后完成清洗过程。最大的优点是可实现各种尺寸和各种结构产品的干净清洗，无废液、无污染源产生。
本次试验采用SDC-100型号水滴角测量仪，对实验材料进行水滴角测量。在材料未进行等离子清洗前，测量材料表面水滴角，测得的接触角为90°左右。材料表面滴水如图1所示。

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实验采用200W功率，真空度为10Pa ，工艺气体选择氩氢混合气，流量为100mL/min ，清洗时间为300s 。产品经过等离子清洗后，测得的接触角在20°以下。清洗后产品表面滴水如图2所示。

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通过实验清洗前后的测试数据结果可知，材料经过等离子机清洗后，产品表面的接触角由未清洗前的90°下降到清洗后的20°以下，说明通过等离子机清洗的方式能够有效去除产品表面的各种杂质和污染物，从而提高材料键合打线的强度，有效去除后续芯片封装时会出现的分层现象。
3.2清洗时效性
为研究等离子清洗的失效时间，本次实验方案将清洗后测量完的产品在净房中放置不同的时间段，分别为0.5h、1h、3h、4h、6h ，对产品的前、中、后3个位置各选4点进行水滴角的测量，整理好测量数据。为更直观表现清洗后产品表面水滴角度数随时间的变化情况，将测量完成的数据利用MATLAB软件绘制成图形曲线，如图3所示。
通过实验清洗前后的测试数据结果可知，材料经过等离子机清洗后，产品表面的接触角由未清洗前的90°下降到清洗后的20°以下，说明通过等离子机清洗的方式能够有效去除产品表面的各种杂质和污染物，从而提高材料键合打线的强度，有效去除后续芯片封装时会出现的分层现象。
3.2清洗时效性
为研究等离子清洗的失效时间，本次实验方案将清洗后测量完的产品在净房中放置不同的时间段，分别为0.5h、1h、3h、4h、6h ，对产品的前、中、后3个位置各选4点进行水滴角的测量，整理好测量数据。为更直观表现清洗后产品表面水滴角度数随时间的变化情况，将测量完成的数据利用MATLAB软件绘制成图形曲线，如图3所示。