半導(dǎo)體封裝等離子清洗設(shè)備的基本技術(shù)原理是什么?
文章導(dǎo)讀：半導(dǎo)體器件生產(chǎn)過程中，受材料、工藝以及環(huán)境的影響，晶圓芯片表面會(huì)存在肉眼看不到的各種微粒、有機(jī)物、氧化物及殘留的磨料顆粒等沾污雜質(zhì)，而等離子清洗是zui適合的工藝方法。
在不破壞晶圓芯片及其他所用材料的表面特性、熱學(xué)特性和電學(xué)特性的前提下，清洗去除晶圓芯片表面的有害沾污雜質(zhì)物，對(duì)半導(dǎo)體器件功能性、可靠性、集成度等顯得尤為重要；否則，它們將對(duì)半導(dǎo)體器件的性能造成致命缺陷和影響，極大地降低產(chǎn)品良率，并將制約半導(dǎo)體器件的進(jìn)一步發(fā)展。等離子清洗的基本技術(shù)原理如下：
1、在密閉的真空腔體中，通過真空泵不斷抽氣，使得壓力值逐漸變小，真空度不斷提高，分子間的間距被拉大，分子間作用力越來越小，利用等離子發(fā)生器產(chǎn)生的高壓交變電場(chǎng)將Ar、H2、N2、O2、CF4等工藝氣體激發(fā)、震蕩形成具有高反應(yīng)活性或高能量的等離子體，進(jìn)而與有機(jī)污染物及微顆粒污染物反應(yīng)或碰撞形成揮發(fā)性物質(zhì)，由工作氣體流及真空泵將這些揮發(fā)性物質(zhì)清除出去，從而達(dá)到表面清潔、活化、刻蝕等目的。如下圖所示：
2、等離子清洗并不會(huì)破壞被處理的材料或者產(chǎn)品的固有特性，發(fā)生改變的僅僅是表面納米級(jí)的厚度，被清洗的材料或產(chǎn)品表面污染物被去除，分子鍵打開后極其微小的結(jié)構(gòu)變化，形成一定的粗糙度或者是在表面產(chǎn)生親水性的官能基，使得金屬焊接的可靠性增強(qiáng)、不同材料之間的結(jié)合力提高等，從而提高產(chǎn)品的信賴度、穩(wěn)定性，延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命。
3、半導(dǎo)體封裝等離子清洗根據(jù)其反應(yīng)類型可分為以下三種：
a.物理反應(yīng)的清洗：利用Ar等惰性氣體輕易不與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，離子質(zhì)量比較重，對(duì)材料表面進(jìn)行物理轟擊，清除污染物或?qū)⒏叻肿拥逆I結(jié)打斷，形成微結(jié)構(gòu)粗糙面。
例：Ar＋e- →Ar＋＋2e- Ar＋＋沾污→揮發(fā)性沾污
Ar＋在自偏壓或外加偏壓作用下被加速產(chǎn)生動(dòng)能，然后轟擊在放在負(fù)電極上的被清洗工件表面，一般用于去除氧化物、環(huán)氧樹脂溢出或是微顆粒污染物，同時(shí)進(jìn)行表面能活化。
b.化學(xué)反應(yīng)的清洗：利用H2、O2等活躍性氣體的特性，使之發(fā)生還原反應(yīng)或形成多鍵結(jié)構(gòu)的活性官能團(tuán)，進(jìn)行表面改性，提高親水性等。
例1：O2＋e- →2O*＋e- O*＋有機(jī)物→CO2＋H2O
從反應(yīng)式可見，氧等離子體通過化學(xué)反應(yīng)可使非揮發(fā)性有機(jī)物變成易揮發(fā)的H2O和CO2。
例2：H2＋e- →2H*＋e- H*＋非揮發(fā)性金屬氧化物→金屬＋H2O
從反應(yīng)式可見，氫等離子體通過化學(xué)反應(yīng)可以去除金屬表面氧化層，清潔金屬表面。
c.物理化學(xué)反應(yīng)的清洗：根據(jù)需要通入不同組合的工藝氣體，例如Ar、H2混合氣，其效果既有良好的選擇性、清洗性、均勻性，又有較好的方向性。
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