靜電因素對IC封裝方面的影響

靜電因素對IC封裝方面的影響

    隨著我國國民經濟的持續穩定增長和生產技術的不斷**發展，生產工藝對生產環境的要求越來越高。大規模和超大規模Ic生產中的前后道各工序對生產環境提出了更高要求，不僅僅要保持一定的溫、濕度、潔凈度，還需要對靜電防護引起足夠的重視。

    眾所周知，封裝業屬于整個IC生產中的后道生產過程，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。各工序對不同的工藝環境都有不同的要求。

    靜電因素對IC封裝的影響首先，靜電產生的原因是隨處可見的。在科技飛速發展和工業生產高度自動化的今天，靜電在工業生產中的危害已是顯而易見的，它可以造成各種障礙，限制自動化水平的提高和影響產品質量。這里結合我廠在集成電路封裝、生產過程的實際情況來說明之所以有靜電的產生，主要有以下幾個方面的原因。
    3．1 生產車間建筑裝修材料多采用高阻材料 IC生產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／m3。為此，除了安裝各吸塵設備之外，還要采用無機和有機不發塵材料，以防起塵。但對于建材的電性能沒有作為一項指標考慮進去。工業企業潔凈廠房設計規范中也未作規定。IC工廠的潔凈廠房主要采用的室內裝修材料有：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，有機玻璃體電阻率為1012~1014Ω?cm，聚乙烯體電阻率為1013~1015n?cm，因而導電性能比較差，某種原因產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作和來回走動，鞋底和地面不斷的緊密接觸和分離，人體各部分也有活動和磨擦，不論是快走、慢走，小跑都會產生靜電，即所謂步行帶電；人體活動后起立，人體穿的工作服與椅子面接觸后又分離也會產生靜電。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 空氣調節和空氣凈化引起的靜電由于IC生產要求在45-55％RH的條件下進行，所以要實行空氣調節，同時要進行空氣凈化。降濕的空氣要經過初效過濾器、中效過濾器、高效過濾器和風管送人潔凈室。一般總風管風速為8~10m／s，風管內壁涂油漆，當干燥的空氣和風管，干燥的空氣和過濾器作相對運動時，都會產生靜電。應該引起注意的是靜電與濕度有著較敏感的關系。另外，運送半成品和IC成品在包裝運輸過程中都會產生靜電，這都是靜電起電的因素之一。其次，靜電對IC的危害是相當大的。一般來說，靜電具有高電位、強電場的特點，在靜電起電-放電過程中，有時會形成瞬態大電流放電和電磁脈沖(EMP)，產生頻譜很寬的電磁輻射場。另外，與常規電能量相比，靜電能量比較小，在自然起電-放電過程中，靜電放電(ESD)參數是不可控制的，是一種難于重復的隨機過程，因此它的作用往往被人們所忽視。尤其在微電子技術領域，它給我們造成的危害卻是驚人的，據報道每年因靜電造成直接經濟損失高達幾億元人民幣，靜電危害以成為發展微電子工業的重大障礙。

    在半導體器件生產車間，由于塵埃吸附在芯片上，IC尤其是超大規模集成電路(VLSI)的成品率會大大下降。 IC生產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、污物被帶到操作現場的話，將影響產品質量，惡化產品性能、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，薄膜厚度在50μm下時，則濟易使產品報廢。

    再次，靜電對IC的損害具有一定的特點。
    (1)隱蔽性除非發生靜電放電，人體不能直接感知靜電，但發生靜電放電人體也不一定能有電擊的感覺，這是因為人體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，但多次累加放電會給IC器件造成內傷而形成隱患。因此靜電對IC的損傷具有潛在性。

    (3)隨機性 IC什么情況下會遭受靜電破壞呢?可以這么說，從一個IC芯片產生以后一直到它損壞以前，所有的過程都受到靜電的威脅，而這些靜電的產生也具有隨機性，其損壞也具有隨機性。

    (4)復雜性靜電放電損傷的失效分析工作，因微電子IC產品的精、細、微小的結構特點而費時、費事、費財，要求較高的技術并往往需要使用高度精密儀器，即使如此，有些靜電損傷現象也難以與其它原因造成的損傷加以區別；使人誤把靜電放電損傷的失效當作其它失效，這在對靜電放電損害未充分認識之前，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的損傷具有復雜性。

    總而言之，在IC的加工生產和封裝過程中建立起靜電防護系統是很有必要的! IC封裝生產線對靜電的要求更為嚴格。為了保證生產線的正常運行，對其潔凈廠房進行防靜電建筑材料的整體裝修，對進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，封裝企業可根據國家有關標準和本企業的實際隋況制定出在防靜電方面的企業標準或具體要求，來配合IC封裝生產線的正常運轉。隨著我國IC封裝線的擴建、封裝能力的逐年提高、封裝品種的增加以及對產品質量和成品率的更高要求，相應地對各種軟、硬件要求和對全體從業人員的靜電防護意識的加強就顯得更為重要，而這也正扮演和充當著影響我們產品質量的"主要角色"和"無形殺手"。所以說，靜電防護將是目前和今后擺在我們整個IC行業的一大課題。

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