環(huán)境與靜電對(duì)集成電路封裝的影響
3 靜電因素對(duì)IC封裝的影響
首先,靜電產(chǎn)生的原因是隨處可見(jiàn)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(jiàn)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(guò)程的實(shí)際情況來(lái)說(shuō)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(wú)機(jī)和有機(jī)不發(fā)塵材料,以防起塵。但對(duì)于建材的電性能沒(méi)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(guò)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(lái)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(jué)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(guò)初效過(guò)濾器、中效過(guò)濾器、高效過(guò)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(guò)濾器作相對(duì)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(guò)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(duì)IC的危害是相當(dāng)大的。
一般來(lái)說(shuō),靜電具有高電位、強(qiáng)電場(chǎng)的特點(diǎn),在靜電起電-放電過(guò)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(chǎng)。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(guò)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(guò)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?cè)斐傻奈:s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(chǎng)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(duì)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(jué),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(méi)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(duì)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(shuō),從一個(gè)IC芯片產(chǎn)生以后一直到它損壞以前,所有的過(guò)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(duì)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(jué)地掩蓋了失效的真正原因。所以分析靜電對(duì)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(guò)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(duì)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(duì)其潔凈廠房進(jìn)行防靜電建筑材料的整體裝修,對(duì)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(guó)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(lái)配合IC封裝生產(chǎn)線的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。隨著我國(guó)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(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和成品率的更高要求,相應(yīng)地對(duì)各種軟、硬件要求和對(duì)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(wú)形殺手。所以說(shuō),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。
4 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,環(huán)境諸多因素和靜電因素始終對(duì)IC的封裝加工過(guò)程起著很重要的作用,這也是IC的發(fā)展趨勢(shì)和封裝加工過(guò)程的固有特性所決定的,微電子半導(dǎo)體IC的超前發(fā)展,就勢(shì)必要求我們?cè)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/環(huán)境">環(huán)境與靜電方面緊緊跟上IC的發(fā)展,使之不要成為制約IC封裝加工發(fā)展的障礙和絆腳石。
評(píng)論