微电子封装中等离子体清洗及其应用

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1、微电子封装中等离子体清洗及其应用来源：作者：2007-05-04字体:[大中小]~我要投稿!聂磊，蔡坚，贾松良，王水弟（清华大学微电子学研究所，北京100084）摘要：随着微电子工艺的发展，湿法清洗越来越局限，而干法清洗能够避免湿法清洗带来的环境污染，同时生产率也大大提高。等离子体清洗在干法清洗中优势明显，本文主要介绍了等离子体清洗的机理、类型、工艺特点以及在微电子封装工艺中的应用。关键词：等离子体清洗；干法清洗；微电子封装中图分类号：TN305.94文献标识码：A文章编号：1003-353X(2002)12-0030-05PlasmaCleaningandItsApplicat

2、ioninMicroelectronicsPackagingNIELei,CAIJian,JIASong-liang,WANGShui-di(InstituteofMicroelectronicsofTsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:Wetcleaningprocessisgettingmoreandmorelimitatedinthedevelopmentofthemicroelectronicindustry.Drycleaningmethodswouldbethesolutionsfortheenvironmen

3、tpollutioncausedbywetcleaning.Theproductivityofdrycleaningisimprovedaswell.Plasmacleaninghasmoreobviousadvantagesthanotherprocesses.Themechanism,types,processcharacteristicandtheapplicationsofplasmacleaninginmicroelectronicspackagingarepresented.Keywords:plasmacleaning;drycleaning;microelectr

4、onicspackaging1引言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。2等离子体清洗2.1等离子体清洗的机理等离子体是部分电离的气体，是物质常

5、见的固体、液体、气态以外的第四态。等离子体由电子、离子、自由基、光子以及其他中性粒子组成。由于等离子体中的电子、离子和自由基等活性粒子的存在，其本身很容易与固体表面发生反应[1]。图1简单描述了等离子体清洗的机理，主要是依靠等离子体中活性粒子的“活化作用”达到去除物体表面污渍的目的。就反应机理来看，等离子体清洗通常包括以下过程：无机气体被激发为等离子态；气相物质被吸附在固体表面；被吸附基团与固体表面分子反应生成产物分子；产物分子解析形成气相；反应残余物脱离表面。等离子体清洗技术的最大特点是不分处理对象的基材类型，均可进行处理，对金属、半导体、氧化物和大多数高分子材料，如聚丙烯、聚

6、脂、聚酰亚胺、聚氯乙烷、环氧、甚至聚四氟乙烯等都能很好地处理，并可实现整体和局部以及复杂结构的清洗。等离子体清洗还具有以下几个特点：容易采用数控技术，自动化程度高；具有高精度的控制装置，时间控制的精度很高；正确的等离子体清洗不会在表面产生损伤层，表面质量得到保证；由于是在真空中进行，不污染环境，保证清洗表面不被二次污染。2.2等离子体清洗分类2.2.1反应类型分类等离子体与固体表面发生反应可以分为物理反应（离子轰击）和化学反应。物理反应机制是活性粒子轰击待清洗表面，使污染物脱离表面最终被真空泵吸走；化学反应机制是各种活性的粒子和污染物反应生成易挥发性的物质，再由真空泵吸走挥发性的

7、物质。以物理反应为主的等离子体清洗，也叫做溅射腐蚀（SPE）或离子铣（IM），其优点在于本身不发生化学反应，清洁表面不会留下任何的氧化物，可以保持被清洗物的化学纯净性，腐蚀作用各向异性；缺点就是对表面产生了很大的损害，会产生很大的热效应，对被清洗表面的各种不同物质选择性差，腐蚀速度较低。以化学反应为主的等离子体清洗的优点是清洗速度较高、选择性好、对清除有机污染物比较有效，缺点是会在表面产生氧化物。和物理反应相比较，化学反应的缺点不易克服。并且两种反应机制对表面微观形貌造成的影响有