浅谈生产环境对某型光电探测器外观质量的影响-科技论文

某型光电探测器是将光信号转换为电信号并放大，控制端接收到电信号后控制导弹飞行方向，从而达到击中目标的目的。该型光电探测器在激光制导武器系统中由激光信号源、激光信号探测器构成了激光制导回路。在这一回路中，光电探测器是关键零件之一，它装在弹的导引头上，用于接受指示目标位置的激光信号，在激光制导炮弹上起着“眼睛”的作用，它的技术性能直接影响武器系统战技指标的实现程度。

二、对产品外观缺陷分析

由于受生产规模、生产环境条件种种因素的制约，该型光电探测器自生产以来成品率一直较低，尽管在生产过程的各个监测点中已剔除了光电参数不合格的产品，但在提交军方检验后仍发现了不少外观质量有缺陷的产品，现对2006年共7批产品外观合格率统计分析，统计结果见表1：
表12006年7批产品外观合格率统计表

三、生产环境对产品外观质量的影响

该型探测器主要是由光敏芯片、前置放大器、壳体组成，其中光敏芯片为最重要的部件，它直接决定了探测器的主要战技指标。而生产光敏芯片的需要经过30余道工序，例如抛光、氧化、光刻、掺杂、离子注入、蒸发、沉积、划片等等，再加上装配前置放大器及封装共需50余道工序。各工序对不同的工艺环境都有不同的要求，工艺环境因素主要包括空气洁净度、高纯水、温度、湿度等等。

要控制好各工序的工艺环境，使生产的光敏芯片的功能正常，就是要避免超净间中的各种污染。超净间中的污染主要分为四类：微粒、金属离子、化学物质、细菌。这些污染引起器件多种问题，比如改变器件的尺寸、改变表面的洁净度，甚至还会改变器件性能，从而引起废品率上升，加大制造成本。如果器件内部的污染物能够移动，并且最终停留在电性敏感区域，还会引起器件失效，这将大大降低器件的可靠性。就环境中的几种主要因素进行分析。

（一）空气洁净度的影响

普通空气中含有许多污染物，只有经过处理后才能进入超净间。超净间的洁净度以单位体积的空气中最大允许的颗粒数即粒子计数浓度来衡量。为了和国际标准尽快接轨，我国在根据IS014644-1的基础上制定了新的国家标准GB50073-2001《洁净厂房设计规范》，其中把洁净室的洁净度划分了9个级别。在该型光电探测器的大部分装配工艺中要求达到室内8级局部6级，在一些要求更加严格的工艺中则要求达到局部5级。在该产品2006年7个批次中发现的壳体内有杂物的质量问题大部分是室内洁净度达不到要求而造成的。

（二）超纯水的影响

光敏芯片的生产及封装，大多数工序都需要超纯水进行清洗，晶圆及工件与水直接接触，在封装过程中的减薄工序和划片工序，更是离不开超纯水，一方面晶圆在减薄和划片过程中的硅粉杂质得到洗净，而另一方面纯水中的微量杂质又可能使芯片再污染，这毫无疑问将对封装后光敏芯片质量有着极大的影响。因此要严格控制纯水的净度，以保证光敏芯片的质量可靠性。

（三）温、湿度的影响

温、湿度在IC的生产中扮演着相当重要的角色，几乎每个工序都与它们有密不可分的关系。利用化学溶剂来做刻蚀与清洗的工艺都在没有温度控制的设备箱内完成，只依赖于超净间温度的控制。这种控制非常重要，因为化学反应会随温度的变化而不同。相对湿度也是一个非常重要的工艺参数，如果湿度过大，晶圆表面太潮湿，会影响聚合物的结合，如果湿度过低，晶圆表面就会产生静电，这些静电会从空气中吸附微粒。在该型光电探测器的生产工艺中明确规定了对洁净室温、湿度的要求要按生产工艺要求来确定。

由于该型光电探测器的洁净厂房为新建厂房，温、湿度控制系统还在不断调试中，因此在2006年夏季提交的几个批次中，产品的光敏芯片出现了大量的色斑以及在壳体内出现水雾，经过分析确定为装配现场湿度过大造成的，工序要求室内湿度为80%，而实测湿度已达90%。后经过控制室内湿度，上述外观缺陷率有了明显的降低。

（四）静电的影响

静电可产生于晶圆、存储盒、工作台表面与设备上，它可从空气和工作服中吸附尘埃。这些尘埃可污染到晶圆，而且静电吸附的颗粒很难用标准的刷子或湿洗的方法去除。如果房间内的静电堆积较多，尘埃微粒很容易粘附在光敏面上以及壳体内，因此导致器件光敏面上有划痕以及壳体内有杂物。

四、原因分析

从2006年的7批产品外观不合格排列图可以看出，壳体内杂物、入射窗口水雾和光敏芯片划痕是影响该型光电探测器外观质量的主要因素。围绕这三个方面，采用关联图进行分析，寻找末端原因。

五、总结

综上所述，环境诸多因素对光电产品的生产过程起着很重要的作用，这也是微电子行业的发展趋势和生产装配过程的固有特性所决定的。如果要提高产品的成品率、降低成本，必须尽量降低环境对产品生产的影响。当然，人为因素也存在较大影响。因此，在控制环境因素的影响的同时，还应当对操作人员进行及时、有效、长期的培训，以提高操作人员的技术水平。同时，还应当编制合理、有效的生产工艺文件，规范对生产、装配环境以及人员操作程序。