圆片等离子划片工艺及其优势

等离子划片是近年来兴起的一项新型圆片划片工艺。与传统的刀片划片、激光划片等工艺不同,该工艺技术可以同步完成一张圆片上所有芯片的划片,生产效率明显提升,是对现有划片工艺的一个颠覆。介绍了圆片划片工艺的工作原理、技术特点及其优势,并对其在解决圆片划片应用中的典型问题和不足之处进行了讨论。     

芯片强度改进--减薄前划片+等离子包蚀刻

对于目前的多层芯片封装和IC卡, 不仅在组装工艺的提高良品率中要求芯片强度高, 而且在封装之后还要求有更好的使用期限。根据更薄晶圆的要求, 引入了消除晶圆减薄引起损伤的各种应力解除方法, 但在应力解除之后的划片中又引起了机械损伤, 通过这些方法不可能使芯片强度达到最大。因此, 我们开发了一种结合减薄前划片(DBG)的等离子蚀刻的应力解除方法。减薄前已完成划片工序的晶圆可在其底面和划切面同时用氟基蚀刻, 从而消除机械损伤。我们已能够通过比较经历过常规应力解除芯片来确认被改进芯片强度的平均、最小、最大值。可以预期这项技术将被用于提高今后将进一步扩展的IC卡(即信用卡, 身份证)的寿命要求。     

FOW在叠层CSP封装中的应用

随着电子封装微型化、多功能化的发展,三维封装已成为封装技术的主要发展方向,叠层CSP封装具有封装密度高、互连性能好等特性,是实现三维封装的重要技术。针对超薄芯片传统叠层CSP封装过程中容易产生圆片翘曲、金线键合过程中容易出现0BOP不良、以及线孤（wireloop）的CPK值达不到工艺要求等问题,文中简要介绍了芯片减薄方法对圆片翘曲的影响,利用有限元（FEA）的方法进行芯片减薄后对悬空功能芯片金线键合（Wirebond）的影响进行分析,Filmon Wire（FOW）的贴片（DieAttach）方法在解决悬空功能芯片金线键合中的应用,以及FOW贴片方式对叠层CSP封装流程的简化。采用FOW贴片技术可以达到30％的成本节约,具有很好的经济效益。     

3D封装中的圆片减薄技术

随着微电子工业迅猛发展,圆片直径越来越大,当150mm、200mm甚至300mm英寸圆片被减薄到150μm以下时,圆片翘曲和边缘损伤问题变得尤为突出。超薄减薄技术是集成电路薄型化发展的关键技术,它直接影响电路的质量和可靠性。文章从超薄圆片减薄中常见的圆片翘曲和边缘损伤造成的损失出发,分析了圆片翘曲和边缘损伤的原因,提出了相应的改善措施。     

超高亮度发光二极管芯片切割技术

介绍了超高亮度发光二极管(UHB-LED)芯片切割工艺中砂轮切割、金刚刀划片及激光切割的应用情况、工艺原理、工艺特点和发展前景.结合生产实践,对比和分析了不同切割工艺的优缺点,针对不同切割生产工艺中存在的芯片正崩、芯片背崩、芯片脱落以及划片裂片不良等问题进行了探讨并提出了解决方法.指出激光切割技术是LED芯片切割工艺发展的必然趋势.     

"魔法"激光划片-MAHOH

划片工艺概述划片工艺隶属于晶圆加工的封装部分,它不仅仅是芯片封装的核心关键工序之一,而且是从圆片级的加工(即加工工艺针对整片晶圆,晶圆整片被同时加工)过渡为芯片级加工(即加工工艺针对单个芯片)的地标性工序。从功能上来看,划片工艺通过切割圆片上预留的切割划道(street),将众多的芯片相互分离开,为后续正式的芯片封装做好最后一道准备。划片工艺的发展历程在最早期,人们通过划片机(Scriber)来进行芯片的切割分离,其过程类似于今天的手工划玻璃,用金刚刀在被切割晶圆的表面刻上一道划痕,然后再通过裂片工艺使晶圆沿划痕分割成单个芯…     

IC卡中薄芯片碎裂失效机理的研究

薄/超薄芯片的碎裂占据IC卡早期失效的一半以上,其失效模式、失效机理亟待深入研究.本文分析了芯片碎裂的失效模式和机理,并结合实际IC卡制造工艺以及IC卡失效分析实例,就硅片减薄、划片、顶针及卡片成型工艺对薄IC芯片碎裂的影响进行深入探讨.     

前言

本专辑是VLSI用陶瓷封装技术专辑。所有论文均系近五年来华晶电子集团公司在高可靠性、高密度陶瓷封装技术方面的科研成果，它凝结着许多科技工作者的汗水和心血，他们经过辛勤的努力，克服重重困难，使高可靠的新型陶瓷外壳的封装技术上了一个新的台阶。本专辑所包括的十篇论文的内容广泛，从大圆片减薄、划片、装片、键合、封帽直到检漏，几乎是整个10生产线的后工序。大圆片研磨减薄技术，由于采用新型的减薄原理，使大圆片厚度由500um减薄到150～160um。（常规到350um即可使用），技术上达到国内领先水平。对于多引线键合技术，采用国…     

多个叠层芯片封装技术

叠层芯片封装在与单芯片具有的相同的轨迹范围之内,有效地增大了电子器件的功能性, 提高了电子器件的性能。这一技术已成为很多半导体公司所采用的最流行的封装技术。文章简要叙述了叠层芯片封装技术的趋势、圆片减薄技术、丝焊技术及模塑技术。     

MEMS划片技术的现状与技术革新

MEMS独特的结构和特性,给划片工艺带来了巨大的挑战.介绍了传统砂轮划片技术在MEMS芯片生产中的局限性,指出了隐形激光划片技术的优越性,综述了激光划片技术在MEMS划片中的应用,对几种较成熟的先进激光划片技术进行了比较,对各自的工作原理、特点、工序作了重点阐述,并对MEMS划片技术的发展前景作了展望.     

超薄圆片划片工艺探讨

集成电路小型化正在推动圆片向更薄的方向发展,超薄圆片的划片技术作为集成电路封装小型化的关键基础工艺技术,显得越来越重要,它直接影响产品质量和寿命。本文从超薄片划片时常见的崩裂问题出发,分析了崩裂原因,简单介绍了目前超薄圆片切割普遍采用的STEP切割工艺。另外,针对崩裂原因,还从组成划片刀的3个要素入手分析了减少崩裂的选刀方法。     

用芯片嵌入技术创新移动应用中的2D和3D封装结构

智能移动装置的高速发展正在驱动更先进芯片封装技术的开发,以满足多功能集成和小型化的要求。传统的解决方案,如多芯片模块,可能无法同时满足高密度和小型化需求。而先进的2.5D硅基板TSV解决方案成本太高,特别是,在对成本敏感的消费类市场中不能使用。在这两者之间,芯片嵌入式封装可能是一个理想的解决方案,它不但有较高互联密度,较小封装尺寸,也可以实现多芯片集成。本文着重讨论了主动芯片的嵌入技术:二维扇出封装和三维封装叠加。二维结构包括扇出晶圆级封装和多层板中芯片嵌入,前者基于晶圆形式,后者基于型板形式。不同流程的选择造成成本和成品率的差异,也造成芯片放置时间的先后。本文讨论了"Die-First"、"Die-Mid"和"Die-Last"流程的优劣势。主动(有源)芯片嵌入的三维叠加有着与二维芯片嵌入类似的优势,只是主动芯片嵌入封装体的上端可以另外叠加封装体,以实现真正的SiP结构。本文还讨论了芯片嵌入技术的发展、未来增长、可能的封装形式和将来的路线图。     

碳化硅衬底精密加工技术

介绍了一种包含多线切割、研磨、抛光等主要工序的75 mm(3英寸)碳化硅衬底精密加工技术,该技术成功对本单位自主研制的碳化硅衬底进行精密加工。实验过程中使用了几何参数测试仪、强光灯、微分干涉显微镜(DIC)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)等检测手段对加工工艺效果进行监控。通过该技术制备出了几何尺寸参数良好、表面质量优良的碳化硅晶片。     

封装过程中装片后烘烤机理及改善方法探讨

本文探讨并验证了IC封装工序装片后烘烤过程的机理,结合烘烤后失重曲线的分析,重新设计了烘烤升温曲线（烘烤固化）、氮气保护（防止铜材氧化）、抽风（排出挥发物）等工艺参数。验证结果表明,重新设计后的烘烤过程,克服了装片胶挥发污染、铜材氧化这两个对产品可靠性影响最关键的不利因素,降低了装片烘烤工艺对产品可靠性的影响。     

线锯切割失效机理的研究

通过对多线切割机切割工艺过程中失效机理的分析研究,提出了影响线锯切割失效的因素且分析了锯丝断线的主要原因和砂浆磨粒丧失切削力的过程,并提出了相应的预防改进措施。     

A rule-based computing approach for the segmentation of semiconductor defects

This paper presents a rule-based approach to detect defect patterns and to classify the defect patterns that appear on the semiconductor wafer surfaces. To obtain a general and modular defect pattern detection technique, the proposed approach adopts a hierarchical perspective. A formal analogy has been drawn between the structure of defect patterns and the symptom of disease in clinical practice. The defect patterns to be recognized are viewed as decision made to a particular disease. Design goals include detection of flaws and correlation of defect features based on co-occurrence matrix. The system is capable of identifying the defects on the wafers after die sawing. Each unique defect structure is defined as an object. Objects are grouped into user-defined categories such as chipping, metallization peel off, silicon dust contamination, etc. after die sawing and micro-crack, scratch, ink dot being washed off, bridging, etc. from the wafer.     

超薄Ge单晶抛光片机械强度控制技术

Ge单晶衬底上制成的化合物太阳能电池,被越来越广泛地应用于空间太阳能领域,超薄Ge抛光的机械强度也越来越受到人们的关注.介绍了一种测试超薄Ge单晶抛光片机械强度的方法.研究了加工工艺对超薄Ge单晶抛光片机械强度的影响,同时指出在太阳电池用超薄Ge单晶抛光片的加工过程中,切割、研磨、磨削、化学腐蚀、抛光等工序对超薄Ge单晶抛光片的机械强度均有着不同程度的影响.研究表明,通过调整磨削砂轮砂粒粒径、化学腐蚀去除厚度和抛光速率等工艺参数,能够有效控制超薄Ge单晶抛光片的机械强度.     

框架载片台打凹深度对塑封针孔的影响

圆片制造技术的不断提升有效缓解了单位芯片的成本压力,同样功能的芯片尺寸越来越小,封装工艺也迫切面临提升的要求,尤其是小芯片极易在塑封工序产生背面针孔等方面的问题,这对塑封工艺提出了新的挑战。文中针对小芯片在塑封工艺中产生针孔的原理进行了深入分析,重点通过一系列试验改善针孔发生的比例,其中框架载片台打凹深度对针孔发生有重...     

基于DOE优化光学玻璃晶片边缘磨削工艺

在光电器件的制造过程中,用光学玻璃晶片作为电路制作的基板材料。玻璃晶片通过在大面积的玻璃面板上划圆获得。划圆后会形成非常锐利的边缘,需要将锐利边缘磨削成圆弧形,以减少在后续加工中产生破损、崩边。在光学玻璃晶片的边缘磨削中,合适的玻璃晶片边缘磨削参数对于晶片边缘磨削后的崩边情况、磨削斜面宽度、中心误差等均有很大影响。利用DOE试验方法,光学玻璃晶片边缘磨削过程中有效减小崩边,并给出了影响因素,获得并验证了最优化的磨削工艺参数,减少了晶片磨削后的崩边破损。     

Fracture strength characterization and failure analysis of silicon dies

This paper characterizes fracture strength of a silicon die as a first step to predict and prevent die cracking during package assembly, reliability tests, and operation life. Die strength is measured via the three-point bend test conducted using a micro-force tester. Strength reduction due to surface defects, such as tiny notches or micro-cracks that are introduced through wafer backside grinding is evaluated. It is observed that die strength strongly depends on the grinding patterns, i.e. minimum die strength in a wafer is found if the grinding mark is in parallel with the loading axis. Furthermore, fracture strength of dies with different wafer surface conditions like polishing and no treatment (grinding) are also examined. Polished wafers possess the highest silicon strength owing to its minimum surface flaws. On the other hand, untreated wafers contain the most severe surface defects; hence exhibit the lowest die strength. Geometrical factors (square vs. rectangular) and die thickness (4 vs. 6 mils) are probed as well, however these factors do not contribute to die strength degradation. Surface morphology and roughness studies of silicon dies via scanning electron microscope and atomic force microscope also confirmed that die strength degradation is mainly controlled by surface defect (roughness) levels. Observed fracture modes also correlate well with measured die strength.