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當(dāng)前集成電路的發(fā)展趨勢(shì)是小型化、大功率化和多功能化，用戶對(duì)產(chǎn)品的可靠性要求也越來越高。這就對(duì)微電子制造技術(shù)和工藝提出了許多新的課題。如今，等離子清洗技術(shù)作為實(shí)用性很強(qiáng)的一種新技術(shù)正引起國(guó)內(nèi)外同行的普遍關(guān)注。

眾所周知，在厚薄膜混合集成電路制造過程中，造成電路失效的主要原因之一是鍵合失效。據(jù)統(tǒng)計(jì)，混合集成電路約70％以上的產(chǎn)品失效均由鍵合失效引起。這是因?yàn)樵谏a(chǎn)過程中鍵合區(qū)不可避免地會(huì)受到污染。如不加以處理而直接鍵臺(tái)。將造成虛焊、脫焊、鍵合強(qiáng)度偏低等缺陷。從而使產(chǎn)品的長(zhǎng)期可靠性沒有保證，而采用等離子清洗可有效清除鍵合區(qū)的光致抗蝕劑、溶劑的殘余物、環(huán)氧溢出物或其它一些有機(jī)污染物，因此在鍵合前進(jìn)行等離子清洗處理可大大減少鍵合的失效率，從而提高產(chǎn)品的可靠性。

等離子清洗具有清洗干凈、不損傷芯片、不降低膜層的附著力等特點(diǎn)，同時(shí)它具有常規(guī)的液相清洗不可比擬的優(yōu)勢(shì)：從工作原理看，它利用電能產(chǎn)生一個(gè)低溫的工作環(huán)境，而不影響元器件的粘(焊)接及元器件本身的性能，同時(shí)等離子清洗也消除了化學(xué)反應(yīng)所帶來的危險(xiǎn)和麻煩；從成本投入看，等離子清洗產(chǎn)生的是氣態(tài)物質(zhì)，而不是液體廢料，因此可直接排至空氣中，從而無需昂貫的廢物處理系統(tǒng)；從工藝過程控制看，等離子清洗是通過選擇和調(diào)整工藝參數(shù)如功率、壓力、時(shí)間、氣體種類等進(jìn)行工藝控制的，操作方便、簡(jiǎn)單；另外它采用的氣體大部分無害。而液相清洗中的許多溶劑(如酸、堿、苯等)不但污染環(huán)境，且操作過程需非常小心、謹(jǐn)慎，否則容易傷人。

等離子清洗的原理

物質(zhì)通常在一定溫度和壓力條件下有固、液、氣三態(tài)，若采取某種手段(如加熱、放電等)使氣體分子離解和電離，當(dāng)電離產(chǎn)生的帶電粒子密度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)。就形成一種新的物質(zhì)聚集態(tài)，被列為物質(zhì)第四態(tài)。從整體上看，其中的正、負(fù)電荷總數(shù)在數(shù)值上總是相等。呈電中性。我們把這樣一種完全或部分電離的但總體上又呈電中性的氣體稱為等離子體。簡(jiǎn)而言之，等離子體就是指電離氣體。它是電子、離子、原子、分子或自由基等粒子組成的集合體。按等離子體的粒子溫度，可把等離子體分為兩大類，即熱平衡等離子體和非平衡等離子體。等離子清洗是利用非平衡等離子體的特性進(jìn)行的。在這種等離子體中，各種粒子通過碰撞達(dá)到熱力學(xué)平衡狀態(tài)。按彈性碰撞理論。同種粒子碰撞頻率遠(yuǎn)大于離子一電子間碰撞頻率，且同類粒子質(zhì)量相同，碰撞時(shí)能量交換最有效，因此將是每一種粒子各自先行達(dá)到自身熱平衡態(tài)，其中最先達(dá)到熱平衡態(tài)的應(yīng)是最輕的帶電粒子，即電子，而等離子的宏觀溫度取決于重粒子的溫度。其中電子溫度高達(dá)104K以上，而離子和原子之類重粒子溫度都低至300～500K，這種非平衡性對(duì)等離子體化學(xué)與工藝來說具有重要意義，一方面電子具有足夠高的能量以使反應(yīng)物分子激發(fā)、離解和電離等離子清洗時(shí)高能電子碰撞反應(yīng)氣體分子，使之離解或電離，利用產(chǎn)生的多種粒子轟擊被清洗表面或與被清洗表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而有效清除被清洗表面的有機(jī)樗染物或改善表面狀態(tài)。采用Ar氣進(jìn)行的等離子清洗過程中，氬離子撞擊表面時(shí)產(chǎn)生的巨大可將聚合物中的大分子化學(xué)鍵分離成小分子而汽化；采用02進(jìn)行的等離子清洗過程中，伴隨強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)，氧離子能與有機(jī)分子反應(yīng)形成H₂0或CO₂而汽化；采用Ar和02的混合氣體清洗時(shí)，反應(yīng)速率比使用任何一種單獨(dú)氣體要快得多。氬離子被負(fù)偏壓加速，所形成的動(dòng)能又能提高氧氣的反應(yīng)能力，用這種方法可清除污染較為嚴(yán)重的器件表面。

在鍵合前進(jìn)行等離子清洗可有效清除薄膜鍵合區(qū)上各種工藝本身帶來的眾多有機(jī)污染物，如光致抗蝕劑、溶劑殘余物、各種粘接劑固化時(shí)產(chǎn)生的環(huán)氧溢出物及其揮發(fā)物等。從而達(dá)到提高鍵合強(qiáng)度，減少脫焊現(xiàn)象的目的。因此等離子清洗能大大減少因鍵合失效導(dǎo)致的產(chǎn)品失效，為增加鍵合的長(zhǎng)期可靠性，提高產(chǎn)品的質(zhì)量提供有力的工藝保證。