環(huán)境與靜電對集成電路封裝的影響

3 靜電因素對IC封裝的影響

　　首先，靜電產(chǎn)生的原因是隨處可見(jiàn)的。

　　在科技飛速發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)高度自動(dòng)化的今天，靜電在工業(yè)生產(chǎn)中的危害已是顯而易見(jiàn)的，它可以造成各種障礙，限制自動(dòng)化水平的提高和影響產(chǎn)品質(zhì)量。這里結合我廠(chǎng)在集成電路封裝、生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)際情況來(lái)說(shuō)明之所以有靜電的產(chǎn)生，主要有以下幾個(gè)方面的原因。

　　3．1 生產(chǎn)車(chē)間建筑裝修材料多采用高阻材料

　　IC生產(chǎn)工藝要求使用潔凈車(chē)間或超凈車(chē)間。要求除塵微粒粒徑從以往的0．3μm變到0．1μm擬下，塵粒密度約為353個(gè)／m3。為此，除了安裝各吸塵設備之外，還要采用無(wú)機和有機不發(fā)塵材料，以防起塵。但對于建材的電性能沒(méi)有作為一項指標考慮進(jìn)去。工業(yè)企業(yè)潔凈廠(chǎng)房設計規范中也未作規定。IC工廠(chǎng)的潔凈廠(chǎng)房主要采用的室內裝修材料有：聚氨酯彈性地面、尼綸、硬塑料、聚乙烯、塑料壁紙、樹(shù)脂、木材、白瓷板、瓷漆、石膏等等。上述材料中，大部分是高分子化合物或絕緣體。例如，有機玻璃體電阻率為1012~1014Ω?cm，聚乙烯體電阻率為1013~1015n?cm，因而導電性能比較差，某種原因產(chǎn)生靜電不容易通過(guò)它們向大地泄漏，從而造成靜電的積聚。

　　3．2人體靜電

　　潔凈廠(chǎng)房操作人員的不同動(dòng)作和來(lái)回走動(dòng)，鞋底和地面不斷的緊密接觸和分離，人體各部分也有活動(dòng)和磨擦，不論是快走、慢走，小跑都會(huì )產(chǎn)生靜電，即所謂步行帶電；人體活動(dòng)后起立，人體穿的工作服與椅子面接觸后又分離也會(huì )產(chǎn)生靜電。人體的靜電電壓如果消不掉，而去接觸IC芯片，就可能在不知不覺(jué)中造成IC的擊穿。

　　3．3 空氣調節和空氣凈化引起的靜電

　　由于IC生產(chǎn)要求在45-55％RH的條件下進(jìn)行，所以要實(shí)行空氣調節，同時(shí)要進(jìn)行空氣凈化。降濕的空氣要經(jīng)過(guò)初效過(guò)濾器、中效過(guò)濾器、高效過(guò)濾器和風(fēng)管送人潔凈室。一般總風(fēng)管風(fēng)速為8~10m／s，風(fēng)管內壁涂油漆，當干燥的空氣和風(fēng)管，干燥的空氣和過(guò)濾器作相對運動(dòng)時(shí)，都會(huì )產(chǎn)生靜電。應該引起注意的是靜電與濕度有著(zhù)較敏感的關(guān)系。

　　另外，運送半成品和IC成品在包裝運輸過(guò)程中都會(huì )產(chǎn)生靜電，這都是靜電起電的因素之一。

　　其次，靜電對IC的危害是相當大的。

　　一般來(lái)說(shuō)，靜電具有高電位、強電場(chǎng)的特點(diǎn)，在靜電起電-放電過(guò)程中，有時(shí)會(huì )形成瞬態(tài)大電流放電和電磁脈沖(EMP)，產(chǎn)生頻譜很寬的電磁輻射場(chǎng)。另外，與常規電能量相比，靜電能量比較小，在自然起電-放電過(guò)程中，靜電放電(ESD)參數是不可控制的，是一種難于重復的隨機過(guò)程，因此它的作用往往被人們所忽視。尤其在微電子技術(shù)領(lǐng)域，它給我們造成的危害卻是驚人的，據報道每年因靜電造成直接經(jīng)濟損失高達幾億元人民幣，靜電危害以成為發(fā)展微電子工業(yè)的重大障礙。

　　在半導體器件生產(chǎn)車(chē)間，由于塵埃吸附在芯片上，IC尤其是超大規模集成電路(VLSI)的成品率會(huì )大大下降。

　　IC生產(chǎn)車(chē)間操作人員都穿潔凈工作服，若人體帶靜電，則極易吸附塵埃、污物等，若這些塵埃、污物被帶到操作現場(chǎng)的話(huà)，將影響產(chǎn)品質(zhì)量，惡化產(chǎn)品性能、大大降低Ic成品率。如果吸附的灰塵粒子的半徑大于100μm線(xiàn)條寬度約100μm時(shí)，薄膜厚度在50μm下時(shí)，則最易使產(chǎn)品報廢。

　　再次，靜電對IC的損害具有一定的特點(diǎn)。

　　(1)隱蔽性

　　除非發(fā)生靜電放電，人體不能直接感知靜電，但發(fā)生靜電放電人體也不一定能有電擊的感覺(jué)，這是因為人體感知的靜電放電電壓為2~3kv，所以靜電具有隱蔽性。

　 (2)潛在性

　 有些匯受到靜電損傷后的性能沒(méi)有明顯的下降，但多次累加放電會(huì )給IC器件造成內傷而形成隱患。因此靜電對IC的損傷具有潛在性。

　　(3)隨機性

　　IC什么情況下會(huì )遭受靜電破壞呢?可以這么說(shuō)，從一個(gè)IC芯片產(chǎn)生以后一直到它損壞以前，所有的過(guò)程都受到靜電的威脅，而這些靜電的產(chǎn)生也具有隨機性，其損壞也具有隨機性。

　　(4)復雜性

　　靜電放電損傷的失效分析工作，因微電子IC產(chǎn)品的精、細、微小的結構特點(diǎn)而費時(shí)、費事、費財，要求較高的技術(shù)并往往需要使用高度精密儀器，即使如此，有些靜電損傷現象也難以與其它原因造成的損傷加以區別；使人誤把靜電放電損傷的失效當作其它失效，這在對靜電放電損害未充分認識之前，常常歸因于早期失效或情況不明的失效，從而不自覺(jué)地掩蓋了失效的真正原因。所以分析靜電對IC的損傷具有復雜性。

　　總而言之，在IC的加工生產(chǎn)和封裝過(guò)程中建立起靜電防護系統是很有必要的!

　　IC封裝生產(chǎn)線(xiàn)對靜電的要求更為嚴格。為了保證生產(chǎn)線(xiàn)的正常運行，對其潔凈廠(chǎng)房進(jìn)行防靜電建筑材料的整體裝修，對進(jìn)出潔凈廠(chǎng)房的所有人員配備防靜電服裝等采取硬件措施外，封裝企業(yè)可根據國家有關(guān)標準和本企業(yè)的實(shí)際隋況制定出在防靜電方面的企業(yè)標準或具體要求，來(lái)配合IC封裝生產(chǎn)線(xiàn)的正常運轉。隨著(zhù)我國IC封裝線(xiàn)的擴建、封裝能力的逐年提高、封裝品種的增加以及對產(chǎn)品質(zhì)量和成品率的更高要求，相應地對各種軟、硬件要求和對全體從業(yè)人員的靜電防護意識的加強就顯得更為重要，而這也正扮演和充當著(zhù)影響我們產(chǎn)品質(zhì)量的主要角色和無(wú)形殺手。所以說(shuō)，靜電防護將是目前和今后擺在我們整個(gè)IC行業(yè)的一大課題。

4 結束語(yǔ)

　 綜上所述，環(huán)境諸多因素和靜電因素始終對IC的封裝加工過(guò)程起著(zhù)很重要的作用，這也是IC的發(fā)展趨勢和封裝加工過(guò)程的固有特性所決定的，微電子半導體IC的超前發(fā)展，就勢必要求我們在環(huán)境與靜電方面緊緊跟上IC的發(fā)展，使之不要成為制約IC封裝加工發(fā)展的障礙和絆腳石。