圆片清洗过程中静电控制

2010-02-26李云海李欣燕丁荣峥

电子与封装 2010年10期

李云海，李欣燕，章文，丁荣峥

（无锡中微高科电子有限公司，江苏无锡 214035）

1 引言

某SOI工艺电路首次试样封装的10只测试样品全部合格，样品再次封装并进行相关电性能等摸底试验时，发现电路虽达到静态漏电流控制设计指标，但静态电流增大明显。用该批圆片进行批生产封装时，发现封装后有个别电路的静态漏电流有一定的增大，但仍在设计合格范围内。后将这些电路进行相关可靠性试验，发现静态电流基本均不合格。

经过试验和分析，确认电路是在封装过程中受到了一定程度的静电损伤。电路工作电压不高时，这些损伤还不至于引起电路功能失效，但当电路在高能粒子作用下，静电引起的微小损伤就会引起漏电、β参数等的变化，最终导致电路静态电流等技术指标不合格。图1是某深亚微电路典型静电损伤图片。

在对封装过程逐步分析并对各个工序进行静电检测后，发现在清洗机工作时放入和取出过程中圆片表面静电压正常，而在高压喷雾高速旋转环节表面静电压却有突然增大的情况。

清洗过程中，高压、高电阻率的去离子水喷洒在圆片表面，纯水与圆片表面Si3N4钝化层摩擦，同时又高速分离，从而导致静电产生。

采用静电测试仪器对某批次圆片清洗时的表面静电进行检测，发现高达500V～600V。国内外电子行业比较公认的封装线静电电压在±200V左右，而某些对静电放电特别敏感的元器件，静电电压的控制要求则更为严格，应在±100V以内或者更低。所以，如何降低圆片清洗过程中产生的静电电压，就成了必须要解决的问题。

2 静电预防改进试验与分析

2.1 清洗过程中检测静电关键清洗条件

要降低圆片清洗过程中静电损伤及损坏的概率，首先必须确定哪些清洗条件会造成圆片表面的静电损伤及损坏，又有哪些因素对静电电压的影响比较大。

2.1.1 静电损伤试验过程

选取Φ125mm、Φ150mm、Φ200mm圆片各一批，按常规工艺进行操作。检测并确认圆片在试验前表面静电电压低于±10V，避免残留静电对试验结果产生影响。

在试验过程中，用静电测试仪器时刻动态监测圆片表面的静电电压变化情况。

每片圆片分别在两种情况下进行测试：一种是按常规工艺，纯水电阻率在14 MΩ · cm ～15MΩ · cm，然后清洗；一种是在纯水中添加电解质，控制电阻率在0.45 MΩ · cm～0.55 MΩ · cm，然后清洗。对应以上两种情况，又分别测试清洗时改变喷枪水压和底盘转速圆片表面的静电电压情况。

2.1.2 静电测量数据与分析

在清洗试验中发现，用纯水或用添加电解质的水漂洗时，圆片表面静电电压均小于±10V；用干燥压缩空气或N2吹干时，圆片表面静电电压亦均小于±10V；当高压喷雾清洗时，圆片表面静电电压变化明显，且随着高压喷雾的施加和停止，静电电压从±10V急剧上升至高压，而后又快速消散并恢复到±10V内。图2、图3、图4是高压喷雾清洗时圆片表面的最高静电电压测试值。