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半导体封装等离子清洗设备的基本技术原理是什么?

返回列表 来源:昆山普乐斯 浏览: 发布日期:2018-10-10 16:55【
文章导读:半导体器件生产过程中,受材料、工艺以及环境的影响,晶圆芯片表面会存在肉眼看不到的各种微粒、有机物、氧化物及残留的磨料颗粒等沾污杂质,而等离子清洗是最适合的工艺方法。

在不破坏晶圆芯片及其他所用材料的表面特性、热学特性和电学特性的前提下,清洗去除晶圆芯片表面的有害沾污杂质物,对半导体器件功能性、可靠性、集成度等显得尤为重要;否则,它们将对半导体器件的性能造成致命缺陷和影响,极大地降低产品良率,并将制约半导体器件的进一步发展。等离子清洗的基本技术原理如下:
 
1、在密闭的真空腔体中,通过真空泵不断抽气,使得压力值逐渐变小,真空度不断提高,分子间的间距被拉大,分子间作用力越来越小,利用等离子发生器产生的高压交变电场将Ar、H2、N2、O2、CF4等工艺气体激发、震荡形成具有高反应活性或高能量的等离子体,进而与有机污染物及微颗粒污染物反应或碰撞形成挥发性物质,最终由工作气体流及真空泵将这些挥发性物质清除出去,从而达到表面清洁、活化、刻蚀等目的。如下图所示:

 等离子清洗机
 
 
 
2、等离子清洗并不会破坏被处理的材料或者产品的固有特性,发生改变的仅仅是表面纳米级的厚度,被清洗的材料或产品表面污染物被去除,分子键打开后极其微小的结构变化,形成一定的粗糙度或者是在表面产生亲水性的官能基,使得金属焊接的可靠性增强、不同材料之间的结合力提高等,从而提高产品的信赖度、稳定性,延长产品的使用寿命。
 
3、半导体封装等离子清洗根据其反应类型可分为以下三种:

a.物理反应的清洗:利用Ar等惰性气体轻易不与其他物质发生反应,离子质量比较重,对材料表面进行物理轰击,清除污染物或将高分子的键结打断,形成微结构粗糙面。
例:Ar+e- →Ar++2e-     Ar++沾污→挥发性沾污
Ar+在自偏压或外加偏压作用下被加速产生动能,然后轰击在放在负电极上的被清洗工件表面,一般用于去除氧化物、环氧树脂溢出或是微颗粒污染物,同时进行表面能活化。
 
b.化学反应的清洗:利用H2、O2等活跃性气体的特性,使之发生还原反应或形成多键结构的活性官能团,进行表面改性,提高亲水性等。
例1:O2+e- →2O*+e-      O*+有机物→CO2+H2O

从反应式可见,氧等离子体通过化学反应可使非挥发性有机物变成易挥发的H2O和CO2

例2:H2+e- →2H*+e-      H*+非挥发性金属氧化物→金属+H2O
从反应式可见,氢等离子体通过化学反应可以去除金属表面氧化层,清洁金属表面。
 
c.物理化学反应的清洗:根据需要通入不同组合的工艺气体,例如Ar、H2混合气,其效果既有良好的选择性、清洗性、均匀性,又有较好的方向性。
 
以上关于半导体封装等离子清洗设备的基本技术原理描述清楚了吗?您有什么异议或更好的补充呢?欢迎大家留言与我们交流和分享。
 
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