等离子清洗在微电子封装工艺中的应用-plasma

微电子工业中的清洗是一个很广的概念，包括任何与去除污染物有关的工艺。通常是指在不破坏材料表面特性及电特性的前提下有效地清除残留在材料上的微尘、金属离子及有机物杂质。目前已广泛应用的物理化学清洗方法大致可分为两类：湿法清洗和干法清洗。

湿法清洗在现阶段的微电子清洗工艺中还占据主导地位。但是从对环境的影响、原材料的消耗及未来发展上看，干法清洗要明显优于湿法清洗。

干法清洗中发展较快、优势明显的是等离子体清洗。等离子体清洗已逐步在半导体制造、微电子封装精密机械等行业开始普遍应用。

等离子清洗技术在封装工艺中的应用

在微电子封装的生产过程中，由于指印，助焊剂，各种交叉污染，自然氧化等。器件和材料表面会形成各种沾污，包括有机物、环氧树脂、光刻胶、焊料、金属盐等，这些沾污会明显地影响封装生产过程中的相关工艺质量。使用等离子体清洗可以很容易清除掉生产过程中所形成的这些分子水平的污染，保证工件表面原子与即将附着材料的原子之间紧密接触，从而有效地提高引线键合强度，改善芯片粘接质量，减少封装漏气率，提高元器件的性能、成品率和可靠性。

等离子体清洗对基板焊盘的影响

引线键合是基板和芯片之间的主要连接方式之一，在微电子封装中基板和芯片之间有大量的引线键合。除了引线丝质量、超声能量、时间、压力、和温度对引线键合产生影响外，基板上焊盘的表面特性对其也有重要的影响。基板焊盘上的污染物如氧化物和碳氢化合物会降低表面质量和明显地降低引线键合的成功率，弥散于空间中的污染含量达到1g/m3就会极大地影响引线键合的强度。因此在引线键合前清洗焊盘表面是十分重要的。采用等离子体清洗能够有效去除键合区的表面沾污物提高键合区的粘接性。

等离子体清洗铜引线框架

引线框架封装仍是目前封装的主流铜合金，由于具有良好的导热性能电性能加工性能以及较低的价格，被用作主要的引线框架材料、但是铜的氧化物和其他的一些污染物会造成模塑料与铜引线框架分层，降低器件的可靠性，进而影响到芯片粘接和引线键合的质量。因此保持引线框架的清洁是保证封装可靠性重要的一步。研究表明采用氢氩混合气体激发频率为13.56MHz能够有效地去除引线框架金属层上的污染物，在清洗过程中氢等离子体能够去除氧化物而氩通过离子化能够促进氢等离子体数量的增加。

陶瓷封装电镀前等离子体清洗

陶瓷封装中通常使用金属浆料印制线作键合区盖板密封区，在这些材料的表面电镀Ni、Au前采用等离子体清洗可去掉有机物沾污明显提高镀层质量。

湿法清洗虽然在现有的微电子封装生产中占据主要地位，但是其带来的环境以及原料消耗问题不容忽视，而作为干法清洗中最有发展潜力的等离子体清洗则具有不分材料类型均可进行清洗，清洗质量好，对环境污染小等优点。等离子体清洗技术在微电子封装中具有广泛的应用，主要用于去除表面污物和表面刻蚀等。工艺的选择取决于后序工艺对材料表面的要求，材料表面的原有特征化学组成，以及表面污染物性质。将等离子体清洗引入微电子封装中能够显著改善封装质量和可靠性。