靜電因素對IC封裝方面的影響
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定增長和生產(chǎn)技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，生產(chǎn)工藝對生產(chǎn)環(huán)境的要求越來越高。大規(guī)模和超大規(guī)模Ic生產(chǎn)中的前后道各工序?qū)ιa(chǎn)環(huán)境提出了更高要求，不僅僅要保持一定的溫、濕度、潔凈度，還需要對靜電防護(hù)引起足夠的重視。
眾所周知，封裝業(yè)屬于整個(gè)IC生產(chǎn)中的后道生產(chǎn)過程，在該過程中，對于塑封IC、混合IC或單片IC，主要有晶圓減薄(磨片)、晶圓切割(劃片)、上芯(粘片)、壓焊(鍵合)、封裝(包封)、前固化、電鍍、打印、后固化、切筋、裝管、封后測試等等工序。各工序?qū)Σ煌墓に嚟h(huán)境都有不同的要求。
靜電因素對IC封裝的影響 首先，靜電產(chǎn)生的原因是隨處可見的。 在科技飛速發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)高度自動(dòng)化的今天，靜電在工業(yè)生產(chǎn)中的危害已是顯而易見的，它可以造成各種障礙，限制自動(dòng)化水平的提高和影響產(chǎn)品質(zhì)量。這里結(jié)合我廠在集成電路封裝、生產(chǎn)過程的實(shí)際情況來說明之所以有靜電的產(chǎn)生，主要有以下幾個(gè)方面的原因。
3．1 生產(chǎn)車間建筑裝修材料多采用高阻材料 IC生產(chǎn)工藝要求使用潔凈車間或超凈車間。要求除塵微粒粒徑從以往的0．3μm變到0．1μm擬下，塵粒密度約為353個(gè)／m3。為此，除了安裝各吸塵設(shè)備之外，還要采用無機(jī)和有機(jī)不發(fā)塵材料，以防起塵。但對于建材的電性能沒有作為一項(xiàng)指標(biāo)考慮進(jìn)去。工業(yè)企業(yè)潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范中也未作規(guī)定。IC工廠的潔凈廠房主要采用的室內(nèi)裝修材料有：聚氨酯彈性地面、尼綸、硬塑料、聚乙烯、塑料壁紙、樹脂、木材、白瓷板、瓷漆、石膏等等。上述材料中，大部分是高分子化合物或絕緣體。例如，有機(jī)玻璃體電阻率為1012~1014Ω?cm，聚乙烯體電阻率為1013~1015n?cm，因而導(dǎo)電性能比較差，某種原因產(chǎn)生靜電不容易通過它們向大地泄漏，從而造成靜電的積聚。
3．2人體靜電 潔凈廠房操作人員的不同動(dòng)作和來回走動(dòng)，鞋底和地面不斷的緊密接觸和分離，人體各部分也有活動(dòng)和磨擦，不論是快走、慢走，小跑都會(huì)產(chǎn)生靜電，即所謂步行帶電；人體活動(dòng)后起立，人體穿的工作服與椅子面接觸后又分離也會(huì)產(chǎn)生靜電。人體的靜電電壓如果消不掉，而去接觸IC芯片，就可能在不知不覺中造成IC的擊穿。
3．3 空氣調(diào)節(jié)和空氣凈化引起的靜電 由于IC生產(chǎn)要求在45-55％RH的條件下進(jìn)行，所以要實(shí)行空氣調(diào)節(jié)，同時(shí)要進(jìn)行空氣凈化。降濕的空氣要經(jīng)過初效過濾器、中效過濾器、高效過濾器和風(fēng)管送人潔凈室。一般總風(fēng)管風(fēng)速為8~10m／s，風(fēng)管內(nèi)壁涂油漆，當(dāng)干燥的空氣和風(fēng)管，干燥的空氣和過濾器作相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生靜電。應(yīng)該引起注意的是靜電與濕度有著較敏感的關(guān)系。另外，運(yùn)送半成品和IC成品在包裝運(yùn)輸過程中都會(huì)產(chǎn)生靜電，這都是靜電起電的因素之一。 其次，靜電對IC的危害是相當(dāng)大的。 一般來說，靜電具有高電位、強(qiáng)電場的特點(diǎn)，在靜電起電-放電過程中，有時(shí)會(huì)形成瞬態(tài)大電流放電和電磁脈沖(EMP)，產(chǎn)生頻譜很寬的電磁輻射場。另外，與常規(guī)電能量相比，靜電能量比較小，在自然起電-放電過程中，靜電放電(ESD)參數(shù)是不可控制的，是一種難于重復(fù)的隨機(jī)過程，因此它的作用往往被人們所忽視。尤其在微電子技術(shù)領(lǐng)域，它給我們造成的危害卻是驚人的，據(jù)報(bào)道每年因靜電造成直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)幾億元人民幣，靜電危害以成為發(fā)展微電子工業(yè)的重大障礙。
在半導(dǎo)體器件生產(chǎn)車間，由于塵埃吸附在芯片上，IC尤其是超大規(guī)模集成電路(VLSI)的成品率會(huì)大大下降。 IC生產(chǎn)車間操作人員都穿潔凈工作服，若人體帶靜電，則極易吸附塵埃、污物等，若這些塵埃、污物被帶到操作現(xiàn)場的話，將影響產(chǎn)品質(zhì)量，惡化產(chǎn)品性能、大大降低Ic成品率。如果吸附的灰塵粒子的半徑大于100μm線條寬度約100μm時(shí)，薄膜厚度在50μm下時(shí)，則最易使產(chǎn)品報(bào)廢。
再次，靜電對IC的損害具有一定的特點(diǎn)。
(1)隱蔽性 除非發(fā)生靜電放電，人體不能直接感知靜電，但發(fā)生靜電放電人體也不一定能有電擊的感覺，這是因?yàn)槿梭w感知的靜電放電電壓為2~3kv，所以靜電具有隱蔽性。
(2)潛在性 有些匯受到靜電損傷后的性能沒有明顯的下降，但多次累加放電會(huì)給IC器件造成內(nèi)傷而形成隱患。因此靜電對IC的損傷具有潛在性。
(3)隨機(jī)性 IC什么情況下會(huì)遭受靜電破壞呢?可以這么說，從一個(gè)IC芯片產(chǎn)生以后一直到它損壞以前，所有的過程都受到靜電的威脅，而這些靜電的產(chǎn)生也具有隨機(jī)性，其損壞也具有隨機(jī)性。
(4)復(fù)雜性 靜電放電損傷的失效分析工作，因微電子IC產(chǎn)品的精、細(xì)、微小的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而費(fèi)時(shí)、費(fèi)事、費(fèi)財(cái)，要求較高的技術(shù)并往往需要使用高度精密儀器，即使如此，有些靜電損傷現(xiàn)象也難以與其它原因造成的損傷加以區(qū)別；使人誤把靜電放電損傷的失效當(dāng)作其它失效，這在對靜電放電損害未充分認(rèn)識(shí)之前，常常歸因于早期失效或情況不明的失效，從而不自覺地掩蓋了失效的真正原因。所以分析靜電對IC的損傷具有復(fù)雜性。
總而言之，在IC的加工生產(chǎn)和封裝過程中建立起靜電防護(hù)系統(tǒng)是很有必要的! IC封裝生產(chǎn)線對靜電的要求更為嚴(yán)格。為了保證生產(chǎn)線的正常運(yùn)行，對其潔凈廠房進(jìn)行防靜電建筑材料的整體裝修，對進(jìn)出潔凈廠房的所有人員配備防靜電服裝等采取硬件措施外，封裝企業(yè)可根據(jù)國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和本企業(yè)的實(shí)際隋況制定出在防靜電方面的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或具體要求，來配合IC封裝生產(chǎn)線的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。隨著我國IC封裝線的擴(kuò)建、封裝能力的逐年提高、封裝品種的增加以及對產(chǎn)品質(zhì)量和成品率的更高要求，相應(yīng)地對各種軟、硬件要求和對全體從業(yè)人員的靜電防護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)就顯得更為重要，而這也正扮演和充當(dāng)著影響我們產(chǎn)品質(zhì)量的"主要角色"和"無形殺手"。所以說，靜電防護(hù)將是目前和今后擺在我們整個(gè)IC行業(yè)的一大課題。
