芯片封測工廠的靜電問題簡述

芯片制造由前端的Wafer Fabrication（晶圓廠）與后端的Chip Assembly & Testing（芯片封裝與測試）兩個階段。相比Wafer Fab，芯片封測工廠中的靜電問題較為普遍而且高發。靜電造成的問題以ESD（Electro-Static Discharge，靜電釋放或靜電放電）導致的芯片電性不良為主。

圖1，靜電導致的芯片電性不良-leakage

芯片封測工廠中的靜電來源

芯片封測工廠中的靜電產生，主要來自于各制程設備操作與生產工序的相關過程，主要包括：

1.封裝階段wafer切割blue tape的貼膜（taping）與撕膜（peeling）過程的靜電在wafer上的產生與累積。

2.高壓rinsing過程wafer上的靜電帶電與靜電累積等；

圖2.高速流體產生靜電的情形

3.自動化設備取放die、chip過程產生的靜電與累積；

圖3.Die attachment機臺中吸取Die產生靜電的情形

4.其他制程設備中的靜電產生情形。

芯片封測工廠靜電導致芯片不良的方式

靜電導致芯片發生電性不良（功能失效及電氣可靠性下降），主要表現為wafer上方的靜電累積過高導致絕緣膜層電性損壞（集中于wafer sawing工序中的HPW ringsing中），與靜電放電（Electro-Static Discharge，ESD）過程產生的快速電流脈沖stress絕緣介質膜層引發擊穿失效（主要發生于wafer的probing test，封裝測試階段的die attachment、wire bond及各種電性測試工序）。

圖4.wafer正面的高靜電導致芯片中絕緣介質膜層擊穿而導致電性不良的情形

圖5.芯片帶高靜電觸碰到接地金屬部件發生ESD的情形

圖6.芯片封測工廠中典型的靜電導致芯片不良的情形：電測機臺關鍵位置存在高靜電源導致芯片發生FI-CDM ESD