微電子封裝中等離子體清洗及其應(yīng)用(參考版)
2025-06-23 05:57本頁(yè)面
【正文】 摘自:半導(dǎo)體技術(shù)網(wǎng)。例如，對(duì)鋁鍵合區(qū)采用氬氫等離子體清洗一段時(shí)間后，鍵合區(qū)的粘接性能有明顯提高，但是過(guò)長(zhǎng)的時(shí)間也會(huì)對(duì)鈍化層造成損害；對(duì)焊盤采用物理反應(yīng)機(jī)制等離子體清洗會(huì)造成“二次污染”，反而降低了焊盤的表面特性；對(duì)銅引線框架采用兩種不同機(jī)制的等離子清洗，拉力測(cè)試的結(jié)果有很大差異。將等離子體清洗引入微電子封裝中，能夠顯著改善封裝質(zhì)量和可靠性。而作為干法清洗中最有發(fā)展?jié)摿Φ牡入x子體清洗，則具有不分材料類型均可進(jìn)行清洗、清洗質(zhì)量好、對(duì)環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)。在這些材料的表面電鍍Ni、Au前采用等離子體清洗，可去掉有機(jī)物沾污，明顯提高鍍層質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)表明薄氧化層對(duì)拉力的影響不是很大，對(duì)拉力影響最大的因素還是來(lái)源于氬離子濺射帶來(lái)的微粗糙度的增加[5]。當(dāng)氬作為工作氣體的時(shí)候，去除氧化物主要靠表面的濺射；而氫等離子體引入了氧和氫之間的化學(xué)反應(yīng)，所以表面形貌變化不大。而采用氬氫等離子體清洗，表面的形貌不發(fā)生變化，并且時(shí)間不對(duì)其產(chǎn)生影響，這可以解釋為什么氬氫等離子體清洗對(duì)拉力沒(méi)有顯著的影響?？捎迷恿︼@微鏡（AFM）觀察表明的形貌和微粗糙度。當(dāng)引線框架經(jīng)過(guò)預(yù)氧化和等離子體清洗后，拉力得到了大幅度的提高。試驗(yàn)結(jié)果表明，氧化時(shí)間的增長(zhǎng)會(huì)降低拉力。檢測(cè)結(jié)果表明，引線框架經(jīng)過(guò)清洗后表面氧化物殘余量很少。在清洗過(guò)程中氫等離子體能夠去除氧化物，而氬通過(guò)離子化能夠促進(jìn)氫等離子體數(shù)量的增加。因此保持引線框架的清潔是保證封裝可靠性重要的一步。 等離子體清洗銅引線框架引線框架封裝仍是目前封裝的主流，銅合金由于具有良好的導(dǎo)熱性能、電性能、加工性能以及較低的價(jià)格被用作主要的引線框架材料。分析結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)等離子體清洗的樣品都能夠有效地去除有機(jī)污染物。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是在清洗過(guò)程中濺射粒子再沉積在焊盤表面造成了“二次污染”[4]。研究表明，經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)機(jī)制清洗（Ar/H2，）的樣品具有最大的焊球剪切強(qiáng)度。可知化學(xué)反應(yīng)機(jī)制等離子體清洗的樣品表面更加清潔一些。左右；而表面進(jìn)行過(guò)物理反應(yīng)機(jī)制等離子體清洗過(guò)的樣品的接觸角為28176。研究表明，未進(jìn)行過(guò)等離子清洗的樣品接觸角為68176。具有較高表面能的固體是親水的，表面是浸潤(rùn)表面；反之，具有較低表面能的固體表面是不浸潤(rùn)表面。的表面是浸潤(rùn)表面，大于90176。對(duì)焊盤進(jìn)行表面清洗后，把接觸角作為衡量表面質(zhì)量的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)；采用焊球剪切力測(cè)試和引線拉力測(cè)試來(lái)評(píng)價(jià)等離子體清洗的效果；采用俄歇電子能譜（AES）對(duì)焊盤進(jìn)行進(jìn)一步分析。因此在引線鍵合前清洗焊盤表面是十分重要的。除了引線絲質(zhì)量、超聲能量、時(shí)間、壓力和溫度對(duì)引線鍵合產(chǎn)生影響外，基板上焊盤的表面特性對(duì)其也有重要的影響。氧含量的下降也表明了鍵合區(qū)的粘接性增強(qiáng)了。經(jīng)過(guò)1min的清洗，氧的含量有了顯著的下降，2~5min清洗后氧的變化平緩。延長(zhǎng)清洗時(shí)間的負(fù)面效應(yīng)是，Si3N4鈍化層的晶粒呈現(xiàn)出針狀和纖維狀，而完好鈍化層的晶粒是平滑的大晶粒。據(jù)推測(cè)這些結(jié)晶結(jié)構(gòu)都是由
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