纳恩科技等离子体清洗半导体封装领域的应用

1.半导体封装领域必须要到等离子清洗机

纳恩科技等离子体工艺是干法清洗应用中的重要部分，随着微电子技术的发展，等离子体清洗的优势越来越明显。半导体器件生产过程中，晶圆芯片表面会存在各种颗粒、金属离子、有机物及残留的磨料颗粒等沾污杂质。

为保证集成电路IC集成度和器件性能，必须在不破坏芯片及其他所用材料的表面特性、电特性的前提下，清洗去除芯片表面上的这些有害沾污杂质物。否则，它们将对芯片性能造成致命影响和缺陷，极大地降低产品合格率，并将制约器件的进一步发展。

目前，器件生产中的几乎每道工序都有清洗这一步骤，其目的是去除芯片表面沾污、杂质，现广泛应用的物理化学清洗方法大致可分成湿法清洗和干法清洗两类，尤其是干法清洗发展很快，其中的纳恩科技等离子体清洗优势明显，在半导体器件及光电子元器件封装领域中获得推广应用。

2.什么是等离子体清洗

等离子体就是由正离子、负离子、自由电子等带电粒子和不带电的中性粒子如激发态分子以及自由基组成的部分电离的气体，由于其正负电荷总是相等的，所以称为等离子体。这也是物质存在的又一种基本形态（第四态）。

一种新形态必然有与其相应的化学行为，由于等离子体中的电子、离子和自由基等活性粒子的存在，其本身很容易与固体表面发生反应，这种反应可分为物理的或化学的。用等离子体通过化学或物理作用时对工件（生产过程中的电子元器件及其半成品、零部件、基板、印制电路板）表面进行处理，实现分子水平的污渍、沾污去除（一般厚度在3nm～30nm），提高表面活性的工艺叫做等离子体清洗。

其机理主要是依靠等离子体中活性粒子的“活化作用”，达到去除物体表面污渍的目的，其通常包括无机气体被激发为等离子态、气相物质被吸附在固体表面、被吸附基团与固体表面分子反应生成产物分子、产物分子解析形成气相、反应残余物脱离表面等过程。

纳恩科技等离子体清洗的最大特点是不分处理对象的基材类型均可进行处理，对金属、半导体、氧化物、有机物和大多数高分子材料也能进行很好的处理，只需要很低的气体流量，并可实现整体和局部以及复杂结构的清洗。在等离子体清洗工艺中，不使用任何化学溶剂，因此基本上无污染物，有利于环境保护。

此外，其生产成本较低，清洗具有良好的均匀性和重复性、可控性，易实现批量生产。

3.等离子体清洗的类别

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。

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。

4 在封装生产中的应用

纳恩科技等离子体清洗在微电子封装领域有着广泛的应用前景，等离子体清洗技术的成功应用依赖于工艺参数的优化，包括过程压力、等离子激发频率和功率、时间和工艺气体类型、反应腔室和电极的配置以及待清洗工件放置位置等。

半导体后部生产工序中，由于指印、助焊剂、焊料、划痕、沾污、微尘、树脂残迹、自热氧化、有机物等，在器件和材料表面形成各种沾污，这些沾污会明显地影响封装生产及产品质量，利用等离子体清洗技术，能够很容易清除掉生产过程中形成的这些分子水平的污染，从而显著地改善封装的可制造性、可靠性及成品率。

在芯片封装生产中，纳恩科技等离子体清洗工艺的选择取决于后续工艺对材料表面的要求、材料表面的原有特征、化学组成以及表面污染物性质等，表2示出等离子体清洗工艺的选择及应用的部分实例。

4.1 优化引线键合

在芯片、微电子机械系统MEMS封装中，基板、基座与芯片之间有大量的引线键合，引线键合仍然是实现芯片焊盘与外引线连接的重要方式，如何提高引线键合强度一直是行业研究的问题。

射频驱动的低压等离子清洗技术是一种有效的、低成本的清洁方法，能够有效地去除基材表面可能存在的污染物，例如氟化物、镍的氢氧化物、有机溶剂残留、环氧树脂的溢出物、材料的氧化层，等离子清洗一下再键合，会显著提高键合强度和键合引线拉力的均匀性，它对提高引线键合强度作用很大。

在引线键合之前，纳恩科技等离子体技术可以用来清洗芯片接点，改善结合强度及成品率，采用氧气及氩气的等离子体清洗工艺，在维持高工序能力指数Cpk值的同时能有效改善拉力强度。据资料介绍，研究等离子体清洗的效能时，不同公司的不同产品类型在键合前采用等离子体清洗，增加键合引线拉力强度的幅度大小不等，但对提高器件的可靠性而言都很有好处。