芯片产品的短期和长期贮存、可追溯性标准

时间：2021/07/20    点击量：347

芯片产品的短期贮存

1.1通则

芯片产品应存放在环境受控的干净容器中,非密封的盛放装置也应保存在受控的环境中。如果仅暴露在洁净的空气(使用不间断层流)时,操作中的芯片产品可以暂时存放在开口的容器内

1.1.1 环境条件

在不进行工艺操作时,芯片产品的贮存容器宜保存在受控环境(干燥空气或氮气)中,尽量保持在原 始包装内或某种适合芯片产品贮存的装置中。芯片产品应使用专用的柜子存放。推荐的存放条件 如下:

a) 净化气体:99%氮气或干燥空气; 

b) 温度:17 ℃~28 ℃; 

c) 柜内相对湿度:7%~30%; 

d) 悬浮粒子数:GB/T25915.1—2010规定的ISO6级。

1.1.2 生产区域内的芯片产品

暴露的芯片产品在生产场所中不宜存放超过8h,在生产间歇和生产结束时芯片或晶圆应转移到 合适的贮存装置中。

1.1.3 载带包装中的芯片产品 

在受控环境中贮存的载带包装芯片产品一般宜在12个月内使用。

1.1.4 经干燥包装的芯片产品

由于干燥剂的退化和潮气对包装材料的渗透,干燥包装的有效贮存期也是有限的。

芯片产品的长期贮存

1.2. 概述

长期贮存是指芯片产品放在不受干扰的存放环境中贮存12个月以上,而经过贮存的芯片产品依然 可用。芯片产品贮存的条件和环境应受控。若以晶圆形式贮存,应保存芯片分布图等需在贮存后工艺 操作中使用数据和信息。只有已知状态(如芯片质量和功能)的芯片产品才适于进行贮存。若以晶圆状态贮存,晶圆应有标 识或附带易读的芯片分布图。

1.2.1 贮存中的机械保护

长期贮存时需考虑机械损伤造成的芯片缺陷。在将芯片产品放置在贮存装置中和从贮存装置中取出芯片产品时应注意避免伤及芯片产品。需在贮存过程中提供足够的保护,防止产品发生移动或振动。晶圆或芯片的方向有时很重要,特别 是 MEMS或传感器产品,应使冲击和振动造成的损坏最小。贮存容器或货架安装时应进行防止振动和共振的处理。包装材料的设计也应能提供一定程度的防冲击和振动功能。除非有特定的抽样程序要求,芯片产品不宜进行检查以减少对芯片的操作次数。与晶圆或芯片表面接触的材料应不会磨损接触面或粘附其他物质到芯片上。

1.2.2 贮存环境

用于长期贮存芯片产品的容器宜使用下列条件: 

a) 净化气体:99%氮气或惰性气体; 

b) 温度:17 ℃~25 ℃; 

c) 相对湿度:7%~25%; 

d) 气体压力:高于环境大气压。 

为控制相对湿度,芯片产品贮存时通常使用高纯氮气。相对湿度不宜低于7%以防止静电积累,也不宜高于25%以防止冷凝和湿气进入。温度和湿度超出规定的范围需进行记录,超温和超湿情况时应采取措施进行调节。当贮存产品取 出使用时,这些超差情况需予以考虑。

1.2.3 推荐惰性气体纯度 

贮存环境所需的惰性气体宜满足以下要求: 

a) 气体纯度大于99.5%; 

b) 氧气和氩气含量少于0.5%; 

c) 卤化气体含量少于1×10-6; 

d) 硫化气体含量少于1×10-6; e) 其他气体含量少于0.01%。

1.2.4 包装的选择

包装材料可以使用如金属箔一类的防静电保护层,不宜使用可降解的材料。运输裸芯片产品时通常会使用真空包装,但真空包装不宜用于长期贮存。除密闭、氮气填充的泡沫 材料外,泡沫材料不能在真空包装内部使用。初始包装内干燥剂的使用也可能导致小颗粒的出现而损伤芯片。正压包装与真空包装相比较更适用于长期储贮存。

1.2.5 牺牲性包装材料的使用 

可以使用有牺牲特性的包装材料,例如在芯片腐蚀前优先腐蚀的活性铜包装材料。其他的牺牲材料,如挥发性腐蚀抑制剂,也可以使用,但需考虑有关高毒性和环境控制的问题。

1.2.6 可降解材料的使用

氮气填充的泡沫等专门设计且不可降解的泡沫材料可用于长期贮存。如果使用各种碳填充的此类泡沫,应保证在受到挤压和破损时,碳仍能固定在材料中且不散发微粒。不应使用在退化过程中释放化学物质导致芯片污染的包装材料,如以下材料: 

a) 橡胶带中的硫; 

b)纸板和纸张中的氯; 

c) 防静电泡沫中的氟。

1.2.7 化学沾污的危害及来源

芯片产品应防止有源区的离子沾污和其他化学品沾污,且应留意沾污在半导体材料中的迁移和可能产生的金属间加速反应。应特别注重芯片产品接触区、有源区和背部接触的保护。将裸芯片产品放入合适的容器中进行长期贮存前,需去除芯片产品运输时使用的可降解包装材料, 尤其是纸张、纸板、泡沫或粉沫等会逐渐退化而使化学沾污和颗粒沾污逐渐升高的包装材料。对于使用镀膜来减少静电的材料也不宜保留。

1.2.8 静电影响

包装材料和贮存装置的结构件宜使用导电和静电释放性的材料。静电放电损伤的可能原因包括不当的包装材料使用,相对湿度过低或过于靠近静电场,这些情况可导致 P-N 结损伤、氧化层击穿/穿通、敏感的参数漂移等。

1.2.9 辐射防护

应限制芯片产品暴露在强光照或放射环境中的操作。一般情况下,确保芯片产品不受核辐射(高的背景辐射),电磁辐射(EMR,射频和微波源产生),紫 外线、X射线和环境照明的影响。芯片产品贮存的区域应防止日光照射,也应使其他辐射如移动电话、 无线通讯和微波炉等的辐射降到最低。

1.2.10 贮存芯片产品的周期性检验

对长期贮存的芯片产品,应通过样品测试来对贮存的芯片进行检验。当需要周期性检验时,应贮存额外的芯片产品用于测试。周期性检验时,代表性的样品应按照规定的时间间隔从贮存环境中取出。检查样品是否有损伤或退化的迹象,并进行适宜的装配用于其后的电学测试和可靠性检验,应在装配过程中评估芯片产品的可 焊性。周期性检验的频度宜适度,避免对贮存产品不必要的干扰。

可追溯性

1.1 通则 大部分芯片产品上无法标注唯一的产品标识码。最小化封装芯片(MPD)和芯片级封装与封装产 品的标识要求应相同。

1.2 晶圆的可追溯性

晶圆一般在晶圆的边缘或背面写上或刻蚀出晶圆标识,这是唯一识别晶圆和晶圆批的标识。如果晶圆在使用前需要减薄,则晶圆背面的标识会消失,应采取措施保证晶圆的可追溯性不随减薄 而无法追溯。一般情况下,应保持晶圆批的可追溯性,需要时,应保持晶圆批内每个晶圆的可追溯性。

1.3 芯片的可追溯性

整批芯片组装完成前或芯片准备初始包装前,应确保芯片初始包装标签上的全部信息与芯片批一致。应区分不同晶圆批的芯片,不同批次的芯片也不应放在同一个芯片托盘(盒)内。载带内的芯片可能包括同一晶圆批中不同晶圆上的产品,甚至不同晶圆批的产品。为保持可追溯 性,可通过在不同晶圆或晶圆批间插入一系列空载带,来确定不同晶圆在载带上的次序。在芯片装配过 程中,为使操作人员确定载带上晶圆批的改变以便及时更换使用的可追溯信息,自动挑选和装配设备可在载带上两个或更多空载带出现时设置为暂停。可编程器件可能在片上存储器上包含有电子化的批可追溯信息。为保持可追溯性,其后的工艺过 程应能保证这些电子化的可追溯信息不被擦除。

1.4 芯片产品的背面标识

芯片产品可通过背面打标来增加可识别性和可追溯性,倒装芯片更是如此。通常,刻划标志、激光打标或者其他的打标方法都有可能造成芯片产品出现裂纹,这种裂纹会随着 运输、操作或芯片粘贴进一步扩展,应通过全面分析选择合适的打标方法以确保芯片或晶圆不会造成 损害。通常晶圆可以进行激光打标,激光器的型号和参数宜仔细选择,确保标志清晰同时不损伤晶圆的背 面。激光打标时宜特别注意,激光不宜穿透半导体材料过深或致使局部过热而损伤扩散区。 

激光打标后的芯片可能需要特别的芯片贴装方法和条件。可使用合适的油墨进行背面打标,这种标志应是不受其后续工艺影响(如晶圆锯片和清洗)的永久 标志。宜通过实验评估这种标志的牢固性并验证油墨是否损害芯片产品材料。完整的晶圆可以在晶圆的有源区外,沿晶圆边缘的正面进行打标。当对已打标的芯片使用顶针或升降平台从包装中移取时,应注意保证标志和芯片都不会受到损伤。激光打标的芯片或晶片可能较未打标的更易碎裂。