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環(huán)境與靜電對集成電路封裝的影響分析

作者: 時間:2011-12-20 來源:網絡 收藏

3 因素對IC封裝的影響

  首先,產生的原因是隨處可見的。

  在科技飛速發(fā)展和工業(yè)生產高度自動化的今天,在工業(yè)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、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(fā)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(yè)企業(yè)潔凈廠房設計規(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(jié)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(jié),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(tài)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(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(fā)展微電子工業(yè)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(guī)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,則最易使產品報廢。

  再次,靜電對IC的損害具有一定的特點。

  (1)隱蔽性

  除非發(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(qū)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(tǒng)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(yè)可根據國家有關標準和本企業(yè)的實際隋況制定出在防靜電方面的企業(yè)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(yè)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(yè)的一大課題。

4 結束語

  綜上所述,諸多因素和靜電因素始終對IC的封裝加工過程起著很重要的作用,這也是IC的發(fā)展趨勢和封裝加工過程的固有特性所決定的,微電子半導體IC的超前發(fā)展,就勢必要求我們在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。


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