2.4 温、湿度的影响
温、湿度在IC的生产中扮演着相当重要的角色,几乎每个工序都与它们有密不可分的关系。GB50073-2001《洁净厂房设计规范》中明确强调了对洁净室温、湿度的要求要按生产工艺要求来确定,并按冬、夏季分别规定。
根据国家要求标准,也结合我厂IC塑封生产线的实际情况,特对相关工序确定了温、湿度控制的范围,运行数年来效果不错。
但是,由于空调系统发生故障,在2001年12月18日9:30~9:40期间,粘片工序工作区域发生了一起湿度严重超标事故。当时相对湿度高达86.7%RH,而在正常情况下相对湿度为45~55%RH。
当时湿度异常时粘片现场状况描述如下:
所有现场桌椅板凳、玻璃、设备、晶圆、芯片以及人身上的防静电服表面都有严重的水汽,玻璃上的水汽致使室内人看不清过道,用手触摸桌椅设备表面,都有很明显的手指水迹印痕。更为严重的是在粘片工序现场存放的芯片有许多,其中SOPl6L产品7088就在其列。所有这些产品中还包括其它系列产品,都象经过了一次"蒸汽浴"一样。
针对这批7088成品率由稳到不稳,再到严重下降这一现象,我们对粘片、压焊、塑封等工序在此批次产品加工期间的各种工艺参数,原材料等使用情况进行了详细汇总,没有发现异常情况,排除了工艺等方面的原因。
事后进一步对废品率极高的18#、21#、25#、340、55#卡中不合格晶进行了超声波扫描,发现均有不同程度的离层,经解剖发现:从离层处发生裂痕、金丝断裂、部分芯片出现裂纹。最后得出结论如下:
(1)造成成品率下降的原因主要是封装离层处产生裂痕,导致芯片裂纹或金丝断裂。
(2)产生离层的原因是由于芯片表面水汽包封在塑封体内产生。
由此可见,温、湿度对IC封装生产中的重大影响。
2.5其它因素的影响
诸如压差因素、微振因素、噪声因素等对IC封装加工中都有一定的影响。鉴于篇幅所限,这里就不再逐一赘述。
3 静电因素对IC封装的影响
首先,静电产生的原因是随处可见的。
在科技飞速发展和工业生产高度自动化的今天,静电在工业生产中的危害已是显而易见的,它可以造成各种障碍,限制自动化水平的提高和影响产品质量。这里结合我厂在集成电路封装、生产过程的实际情况来说明之所以有静电的产生,主要有以下几个方面的原因。
3.1 生产车间建筑装修材料多采用高阻材料
IC生产工艺要求使用洁净车间或超净车间。要求除尘微粒粒径从以往的0.3μm变到0.1μm拟下,尘粒密度约为353个/m3。为此,除了安装各吸尘设备之外,还要采用无机和有机不发尘材料,以防起尘。但对于建材的电性能没有作为一项指标考虑进去。工业企业洁净厂房设计规范中也未作规定。IC工厂的洁净厂房主要采用的室内装修材料有:聚氨酯弹性地面、尼纶、硬塑料、聚乙烯、塑料壁纸、树脂、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绝缘体。例如,有机玻璃体电阻率为1012~1014Ω·cm,聚乙烯体电阻率为1013~1015n·cm,因而导电性能比较差,某种原因产生静电不容易通过它们向大地泄漏,从而造成静电的积聚。
3.2人体静电
洁净厂房操作人员的不同动作和来回走动,鞋底和地面不断的紧密接触和分离,人体各部分也有活动和磨擦,不论是快走、慢走,小跑都会产生静电,即所谓步行带电;人体活动后起立,人体穿的工作服与椅子面接触后又分离也会产生静电。人体的静电电压如果消不掉,而去接触IC芯片,就可能在不知不觉中造成IC的击穿。
3.3 空气调节和空气净化引起的静电
由于IC生产要求在45-55%RH的条件下进行,所以要实行空气调节,同时要进行空气净化。降湿的空气要经过初效过滤器、中效过滤器、高效过滤器和风管送人洁净室。一般总风管风速为8~10m/s,风管内壁涂油漆,当干燥的空气和风管,干燥的空气和过滤器作相对运动时,都会产生静电。应该引起注意的是静电与湿度有着较敏感的关系。
另外,运送半成品和IC成品在包装运输过程中都会产生静电,这都是静电起电的因素之一。
其次,静电对IC的危害是相当大的。
一般来说,静电具有高电位、强电场的特点,在静电起电-放电过程中,有时会形成瞬态大电流放电和电磁脉冲(EMP),产生频谱很宽的电磁辐射场。另外,与常规电能量相比,静电能量比较小,在自然起电-放电过程中,静电放电(ESD)参数是不可控制的,是一种难于重复的随机过程,因此它的作用往往被人们所忽视。尤其在微电子技术领域,它给我们造成的危害却是惊人的,据报道每年因静电造成直接经济损失高达几亿元人民币,静电危害以成为发展微电子工业的重大障碍。
在半导体器件生产车间,由于尘埃吸附在芯片上,IC尤其是超大规模集成电路(VLSI)的成品率会大大下降。
IC生产车间操作人员都穿洁净工作服,若人体带静电,则极易吸附尘埃、污物等,若这些尘埃、污物被带到操作现场的话,将影响产品质量,恶化产品性能、大大降低Ic成品率。如果吸附的灰尘粒子的半径大于100μm线条宽度约100μm时,薄膜厚度在50μm下时,则最易使产品报废。