微电子扩散工艺讲解,芯片封装等离子清洗工艺

中国论文网 发表于2024-04-13 07:16:35 归属于电子论文 本文已影响123 我要投稿 手机版

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  近几年来,微电子封装工艺得到了快速发展。但与此同时,传统湿法清洗技术也逐渐无法满足微电子封装的使用要求。而使用等离子体清洗技术,能够在提高封装生产率的同时,避免环境污染的产生。因此,基于这种认识,本文对微电子封装中等离子体清洗及其应用问题展开了分析,从而为关注这一话题的人们提供参考。

  在微电子技术领域,大量的清洗技术得到了广泛应用。而从材料消耗和环境影响角度来看,等离子体清洗技术具有明显的应用优势,所以在微电子封装等方面得到了广泛应用。因此,有必要对等离子体清洗机理及分类问题展开研究,并且进一步分析微电子封装中等离子体清洗的应用问题,从而更好的促进微电子行业的发展。

  一、微电子封装中等离子体清洗机理及分类

  (一)等离子体清洗机理

  所谓的等离子体,其实就是物质由电子、自由基、中性粒子、正离子和光子组成的状态,需要有相等的正负电荷。而这些离子的存在,将导致物质在与固体接触时较容易与固体表面发生物理或化学反应。同时,由于反应生成的都是H2O和CO2等能够从真空泵排出的无污染气体,所以能够对固体表面进行清洗。从特点上来看,等离子体清洗技术可以对不同材质的对象进行清洗,如半导体、高分子材料、氧化物和金属等等,并且能够实现从局部到整体的清洗。此外,由于可以使用数控技术进行等离子体清洗过程中的控制,所以采取该种清洗方法具有较高的时间控制精度和自动化程度[1]。而正确进行该种方法的使用,并不会对清洗对象的表面造成损伤,所以能够确保清洗对象的表面质量。

  (二)等离子体清洗分类

  按照清洗过程中发生的反应的类型,可以将等离子体清洗划分成物理反应和化学反应。其中,物理反应就是利用活性粒子进行待清洗表面的轰击,能够利用真空泵将脱离的污染物吸走。而化学反应就是利用活性粒子与污染物发生反应,可以生成能够被真空泵吸走的易挥发性物质。如果以物理反应为主,由于清洗对象表面将不存在氧化物,所以可以确保被清洗对象的化学纯净性,并且使其具有腐蚀作用各异性的特点。但是,使用该种等离子体清洗法,也容易产生较大的热效应,继而导致清洗表面的腐蚀速度较低,并且导致物质的选择性较差。如果使用以化学反应为主的等离子清洗法,将能够在较短时间内完成清洗,并且有效进行污染物的清洗。但是,同时也会导致氧化物的产生。

  二、微电子封装中等离子体清洗的应用分析

  (一)在芯片粘结方面的应用

  在微电子封装工艺中,芯片粘结过程中常常会出现空隙。之所以出现这种问题,就是因为芯片表面存有大量的有机污染物和氧化物,所以导致了芯片无法得到完全粘结。因为,未经处理的芯片表面往往具有较大的惰性和疏水性,所以芯片的粘结性较差。而出现这种问题,将直接导致封装的散热能力降低,并且最终影响芯片封装的可靠性。在芯片粘结之前,使用等离子体清洗技术清洗芯片表面,可以使芯片表面得到活化,所以能够使材料的表面流动性得到改善。在这种情况下,芯片粘结将具有浸润性,并且有良好的接触表面,因此能够在避免空洞形成的同时,使芯片的热传导能力得到改善[2]。就目前来看,可以使用氢气、氧气和氩气等混合气体进行等离子清洗,从而达成去除芯片表面金属氧化物和有机氧化物的目的,继而使芯片粘结质量得到极大改善。

  (二)在引线键合方面的应用

  在微电子机械封装中,芯片、基板和基座之间有较多的引线键合。提高引线键合的质量,就可以使芯片焊盘与外引线得到有效连接。但在实际工作中,基材表面容易出现氧化层和一些氟化物、氢氧化物等污染物。使用低压等离子体清洗技术,则能够使基材表面的污染物得到有效去除,并且只会花费少量的清洗成本。在清洗之后再进行键合,就可以使键合引线的拉力均匀性和键合强度得到有效提高,继而使引线键合的效果得到有效改善。而使用气体等离子体技术进行芯片接点的清洗,也可以使引线键合的成品率和强度得到有效改善。但是,使用等离子体清洗技术对不同公司生产的不同类型产品进行清洗,键合引线拉力强度的增加幅度并不相同,但是器件的可靠性基本都能够得到提高。

  (三)在引线框架清洗上的应用

  在微电子封装中,引线框架是主要结构材料。利用该材料,可以进行内部芯片的接触点和外部导线的连接。为了实现良好的连接效果,则需要选用具有良好导电性、耐热性、导热性和耐腐蚀性的材料,生活中一般会选用铜合金材料。但是,该种引线框架容易被空气氧化,生产的氧化物又会使框架表面持续氧化,继而导致封装体开裂和分层[3]。所以在使用引线框架之前,需要使用氢气和氩气的混合体进行引线框架的等离子体清洗,从而使框架上的有机污染物和氧化物得到去除,继而达成提高框架焊接、粘结性能的目的。

  (四)在管座管帽清洗上的应用

  如果存放过长的时间,管座管帽的表面就会出现尘迹,甚至遭到污染。所以,还需要对存放一段时间的管座管帽进行等离子体清洗,以便将其表面污染去除。清洗完成后,就可以进行封帽处理,以便提高封帽的合格率。通常的情况下,如果需要进行陶瓷封装,还需要在键合区和盖板密闭区使用金属浆料印制线。而在进行这些材料电镀之前,还需要对材料进行等离子体清洗,以便通过去掉材料表面沾污提高镀层质量。

  总而言之,在微电子封装领域,使用等离子体清洗技术可以使封装材料表面存在的脏污得到清除,所以能够使电子元器件的键合不良、界面不稳等质量缺陷得到改善。所以,在进行微电子封装时,应该较好的掌握和应用等离子体清洗技术,从而使封装的质量和可靠性得到有效提高。

  作者:包旭东 来源:商情 2016年17期

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