半導體等離子清洗機清洗原理及其優勢特點

等離子清洗技術已經成為一種應寸用于材料的表面處理的非常有效的方法。在半導體及光電子元件封裝方面,等離子清洗機已廣泛應用于表面清洗及活化,以提高表面的粘結性,能為后繼的芯片粘接(DieAttach)、導線連接Wirebonding)或塑料封裝(EncapsuIation/Molding)工藝做準備。等離子污染物清除和表面活化技術改善了表面性質,從而提高了半導體封裝工藝的可靠性和產量。

半導體等離子清洗機

在半導體工藝制造過程中,封裝是一個重要步驟。優良的封裝技術可以提高微電子和光電子產品的壽命、可靠性和降低環境對產品性能的影響。在微電子和光電子封裝工藝中,常見的問題是芯片粘接過程中的空隙,導線連接過程中較低的鍵合強度,塑料封裝工藝中的界面剝離等等。所有這些問題均與材料的表面特性有關。

常用于微電子和光電子領域的材料包括陶瓷、玻璃、有機復合材料和金屬金、銅鋁、鎳鈀、鎢和銀等。未經表面處理的材料通常不具備符合粘結的物理和化學特性、因而需要表面活化。表面上沉積的污染物影響了表面粘結的能力而需要表面清洗。通過等離子中活化粒子與固體表面之間的相互作用,固體表面的污染物被去除,固體表面的性質發生變化。因此,等離子清洗工藝提供了有效的表面清洗和活化方法。在保證整體材料性質不變的情況下,等離子清洗工藝實現了固體表面幾個分子層的物理或化學改性。

半導體等離子清洗機清洗原理:

等離子體是部分電離的氣體,是常見的固態、液態、氣態以外的第四態。等離子體由電子、離子、自由基、光子及其他中性粒子組成。其本身是電中性的。由于等離子體中電子、離子和自由基等活潑粒子的存在,其本身很容易與固體表面發生反應。這種反應可分為物理反應(物理濺射)和化學反應。反應的有效性,即表面改性的有效性取決于等離子體氣源及等離子清洗機工藝操作參數。

表面物理濺射工藝是指等離子體中的正離子在電場中獲得能量去撞擊表面。通過能量轉換,這種碰撞能移去表面分子片段和原子,因而使污染物從表面去除。另一方面,物理濺射能夠改變表面的微觀形態,使表面在分子級范圍內變得更加”粗糙”。從而改善表面的粘接性能。

典型的等離子體物理清洗工藝是氬氣等離子體工藝。因為氬氣本身是惰性氣體,因此等離子態的氬氣并不和表面發生反應,而是通過物理濺射使表面清潔(見下圖)。

半導體清洗機原理

半導體等離子清洗機清洗原理圖

等離子體表面化學清洗是通過等離子體自由基參與的化學反應來完成的。因為等離子體產生的自由基具有很強的化學活性而降低了反應的活化能。從而有利于化學反應的進行。通過真空泵,反應中產生的易揮發產物(主要是氣體)會脫離表面,從而表面污染物被清除(如上圖)。

典型的等離子體化學清洗工藝是氧氣或氫氣等離子體工藝。通過等離子體產生的氧自由基非?;顫姡菀着c有機物中的碳和氫發生反應.產生二氧化碳、一氧化碳和水等易揮發物,從而去除表面的污染物。使表面清潔。等離子體產生的氫自由基則易于同金屬氧化物中的氧結合產生水而使金屬被還原。

半導體行業使用等離子清洗機的優勢:

半導體行業等離子體表面清洗及活化工藝具有諸多優點。

主要表現為:

1.符合環保的半導體等離子清洗機有四大部分組成即電源、真空泵、真空腔及氣源。在等離子體清洗工藝中沒有使用任何化學溶劑。因此,等離子清洗工藝沒有污染物排放,有利于環境保護。

2.等離子清洗工藝成本較低.容易使用??梢蕴幚頁碛懈鞣N表面的材料,并具有良好的均勻性和重復性。

3.維護及保養費用較低。

4.適合于高級封裝工藝及其他需要表面改性的工藝。隨著電子電路集成化的提高,芯片尺寸變得越來越?。砻媲逑吹囊笤絹碓礁?。等離子體表面清洗工藝已經成為最好的選擇之一。