今日让我们一起探讨等离子体清洗技术应用分析

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• 发布时间：2021-06-13
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【概要描述】       等离子体表面清洗可用于芯片粘结之前的处理，由于未处理材料表明普遍的疏水性和惰性，其表面粘结性能通常很差，粘结过程中很容易在界面产生空洞。活(化)后的表面能改善环氧树脂等高分子材料在表面的流动性能，提供良好的接触表面和芯片粘结浸润性，可有效防止或减少空洞形成，改善热传导能力。清洗常用的表面活(化)工艺是通过氧气、氮气或它们的混合气等离子体来完成的。微波半导体器件在烧结前采用等离子体清洗管座，对保证烧结质量十(分)有效。        其中引线框架在当今的塑封中仍占有相当大的市场份额，其主要采用导热性、导电性、加工性能良好的铜合金材料制作引线框架。但铜的氧化物及其他一些污染物会造成模塑料与铜引线框架分层，并影响芯片粘接和引线键合质量，确保引线框架清洁是保证封装可靠性的关键。研究表明，采用氢氩混合气体，激发频率13.56MHz，能够有效地去除引线框架金属层上的污染物，氢等离子体能够去除氧化物，而氩通过离子化能够促进氢等离子体数量的增加。为了对比清洗效(果)，J.H.Hsieh把铜引线框架经175℃氧化后，采用两种气体Ar和Ar/H2（1∶4）等离子体清洗，时间分别为2.5min和12min，检(测)结果表明，引线框架表面氧化物残余量很少，氧的含量为0.1at%。        在微电子、光电子、MEMS封装方面，等离子技术正广泛应用于封装材料清洗及活(化)，对解决电子元器件存在的表面沾污、界面状态不稳定、烧结及键合不良等缺陷隐患，提(升)质量管理和工序控制能力具有可操作性的积极作用，改善材料表面特性，提高封装产品性能，需要选择合适的清洗方式和清洗时间，对提高封装质量和可靠性极为重要。离子体清洗的类别基本的等离子体清洗设备由四大部分组成，即激发电源、真空泵、真空腔、反应气体源。激发电源是提供气体放电能量来源的电源，可以采用不同的频率；真空泵的主要作用是抽走副产品，包括旋片式机械泵或增压泵；真空腔内带有放电电离的电极，将反应气体变成等离子体；反应气体源一般采用的气体有氩、氧、氢、氮、四氯化碳等单一气体，或两种气体混合使用。有许多因素支配着等离子体清洗的效用，这些因素包含化学性质的选择、制程参数、功率、时间、零件放置及电极构造。不同的清洗用途所需要的设备结构、电极接法、反应气体种类是不同的，其工艺原理也有很大区别，有的是物理反应，有的是化学反应，有的是物理化学两种作用都产生，反应的有效性取决于等离子体气源、等离子系统的组合及等离子工艺操作参数。表1示出半导体生产中等离子工艺的选择及应用，等离子体腐蚀、等离子体去胶较早被半导体生产前部工序采用，利用常压辉光冷等离子体所产生的活性物质对有(机)沾污和光刻胶进行清洗，是替代湿化学清洗方法的一种绿色手段。        1 化学反应为主的清洗        表面反应以化学反应为主的等离子体清洗，习惯上称等离子清洗PE，许多气体的等离子态可产生高活性的粒子。从化学反应式可知，典型的PE工艺是氧气或氢气等离子体工艺，用氧等离子通过化学反应，能够使非挥发性有(机)物变成易挥发性的CO2和水汽，去除沾污物，使表面清洁；用氢的等离子可通过化学反应，去除金属表面氧化层，清洁金属表面。反应气体电离产生的高活性反应粒子，在一定条件下与被清洗物体表面发生化学反应，反应生成物是易挥发性物，可以被抽走，而针对被清(除)物的化学成分，选择合适的反应气体组分是极为重要的。PE的特点是表面改性，清洗速度较快，选择性好，对有(机)沾污污染比较有效。其不足是可能产生氧化物。        2 物理反应为主的清洗        表面反应以物理反应为主的等离子体清洗，也称为溅射腐蚀SPE或离子铣IM。表面物理溅射是指等离子体中的正离子在电场获得能量去轰击表面，撞击移去表面分子片段和原子，使污染物从表面去除，并能够使表面在分子级范围改变微观形态粗糙化，从而改善表面的粘结性能。氩气本身是惰性气体，等离子态的氩气并不和表面发生反应，常用的工艺是氩等离子通过物理溅射使表面清洁。等离子体物理清洗不会产生氧化副作用，保持被清洗物的化学纯洁性，腐蚀作用各向异性，缺点是对表面产生很大的损害和热效应，选择性差，速度较低。