淺談生產(chǎn)環(huán)境對某型光電探測器外觀質(zhì)量的影響-科技論文

某型光電探測器是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號并放大，控制端接收到電信號后控制導彈飛行方向，從而達到擊中目標的目的。該型光電探測器在激光制導武器系統(tǒng)中由激光信號源、激光信號探測器構(gòu)成了激光制導回路。在這一回路中，光電探測器是關(guān)鍵零件之一，它裝在彈的導引頭上，用于接受指示目標位置的激光信號，在激光制導炮彈上起著“眼睛”的作用，它的技術(shù)性能直接影響武器系統(tǒng)戰(zhàn)技指標的實現(xiàn)程度。

二、對產(chǎn)品外觀缺陷分析

由于受生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)環(huán)境條件種種因素的制約，該型光電探測器自生產(chǎn)以來成品率一直較低，盡管在生產(chǎn)過程的各個監(jiān)測點中已剔除了光電參數(shù)不合格的產(chǎn)品，但在提交軍方檢驗后仍發(fā)現(xiàn)了不少外觀質(zhì)量有缺陷的產(chǎn)品，現(xiàn)對2006年共7批產(chǎn)品外觀合格率統(tǒng)計分析，統(tǒng)計結(jié)果見表1：
表12006年7批產(chǎn)品外觀合格率統(tǒng)計表

三、生產(chǎn)環(huán)境對產(chǎn)品外觀質(zhì)量的影響

該型探測器主要是由光敏芯片、前置放大器、殼體組成，其中光敏芯片為最重要的部件，它直接決定了探測器的主要戰(zhàn)技指標。而生產(chǎn)光敏芯片的需要經(jīng)過30余道工序，例如拋光、氧化、光刻、摻雜、離子注入、蒸發(fā)、沉積、劃片等等，再加上裝配前置放大器及封裝共需50余道工序。各工序?qū)Σ煌墓に嚟h(huán)境都有不同的要求，工藝環(huán)境因素主要包括空氣潔凈度、高純水、溫度、濕度等等。

要控制好各工序的工藝環(huán)境，使生產(chǎn)的光敏芯片的功能正常，就是要避免超凈間中的各種污染。超凈間中的污染主要分為四類：微粒、金屬離子、化學物質(zhì)、細菌。這些污染引起器件多種問題，比如改變器件的尺寸、改變表面的潔凈度，甚至還會改變器件性能，從而引起廢品率上升，加大制造成本。如果器件內(nèi)部的污染物能夠移動，并且最終停留在電性敏感區(qū)域，還會引起器件失效，這將大大降低器件的可靠性。就環(huán)境中的幾種主要因素進行分析。

（一）空氣潔凈度的影響

普通空氣中含有許多污染物，只有經(jīng)過處理后才能進入超凈間。超凈間的潔凈度以單位體積的空氣中最大允許的顆粒數(shù)即粒子計數(shù)濃度來衡量。為了和國際標準盡快接軌，我國在根據(jù)IS014644-1的基礎(chǔ)上制定了新的國家標準GB50073-2001《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》，其中把潔凈室的潔凈度劃分了9個級別。在該型光電探測器的大部分裝配工藝中要求達到室內(nèi)8級局部6級，在一些要求更加嚴格的工藝中則要求達到局部5級。在該產(chǎn)品2006年7個批次中發(fā)現(xiàn)的殼體內(nèi)有雜物的質(zhì)量問題大部分是室內(nèi)潔凈度達不到要求而造成的。

（二）超純水的影響

光敏芯片的生產(chǎn)及封裝，大多數(shù)工序都需要超純水進行清洗，晶圓及工件與水直接接觸，在封裝過程中的減薄工序和劃片工序，更是離不開超純水，一方面晶圓在減薄和劃片過程中的硅粉雜質(zhì)得到洗凈，而另一方面純水中的微量雜質(zhì)又可能使芯片再污染，這毫無疑問將對封裝后光敏芯片質(zhì)量有著極大的影響。因此要嚴格控制純水的凈度，以保證光敏芯片的質(zhì)量可靠性。

（三）溫、濕度的影響

溫、濕度在IC的生產(chǎn)中扮演著相當重要的角色，幾乎每個工序都與它們有密不可分的關(guān)系。利用化學溶劑來做刻蝕與清洗的工藝都在沒有溫度控制的設(shè)備箱內(nèi)完成，只依賴于超凈間溫度的控制。這種控制非常重要，因為化學反應會隨溫度的變化而不同。相對濕度也是一個非常重要的工藝參數(shù)，如果濕度過大，晶圓表面太潮濕，會影響聚合物的結(jié)合，如果濕度過低，晶圓表面就會產(chǎn)生靜電，這些靜電會從空氣中吸附微粒。在該型光電探測器的生產(chǎn)工藝中明確規(guī)定了對潔凈室溫、濕度的要求要按生產(chǎn)工藝要求來確定。

由于該型光電探測器的潔凈廠房為新建廠房，溫、濕度控制系統(tǒng)還在不斷調(diào)試中，因此在2006年夏季提交的幾個批次中，產(chǎn)品的光敏芯片出現(xiàn)了大量的色斑以及在殼體內(nèi)出現(xiàn)水霧，經(jīng)過分析確定為裝配現(xiàn)場濕度過大造成的，工序要求室內(nèi)濕度為80%，而實測濕度已達90%。后經(jīng)過控制室內(nèi)濕度，上述外觀缺陷率有了明顯的降低。

（四）靜電的影響

靜電可產(chǎn)生于晶圓、存儲盒、工作臺表面與設(shè)備上，它可從空氣和工作服中吸附塵埃。這些塵?？晌廴镜骄A，而且靜電吸附的顆粒很難用標準的刷子或濕洗的方法去除。如果房間內(nèi)的靜電堆積較多，塵埃微粒很容易粘附在光敏面上以及殼體內(nèi)，因此導致器件光敏面上有劃痕以及殼體內(nèi)有雜物。

四、原因分析

從2006年的7批產(chǎn)品外觀不合格排列圖可以看出，殼體內(nèi)雜物、入射窗口水霧和光敏芯片劃痕是影響該型光電探測器外觀質(zhì)量的主要因素。圍繞這三個方面，采用關(guān)聯(lián)圖進行分析，尋找末端原因。

五、總結(jié)

綜上所述，環(huán)境諸多因素對光電產(chǎn)品的生產(chǎn)過程起著很重要的作用，這也是微電子行業(yè)的發(fā)展趨勢和生產(chǎn)裝配過程的固有特性所決定的。如果要提高產(chǎn)品的成品率、降低成本，必須盡量降低環(huán)境對產(chǎn)品生產(chǎn)的影響。當然，人為因素也存在較大影響。因此，在控制環(huán)境因素的影響的同時，還應當對操作人員進行及時、有效、長期的培訓，以提高操作人員的技術(shù)水平。同時，還應當編制合理、有效的生產(chǎn)工藝文件，規(guī)范對生產(chǎn)、裝配環(huán)境以及人員操作程序。