杨雪
恩智浦半导体有限公司（天津） 天津市 300000
摘要: 本文以半导体芯片为研究对象，采用高速切割机进行切割，评价其切割品质，并开展相关实验操作，对于芯片切割加工品质评价方法的规范化和标准化展开探讨, 对高速切割机的设计和切割工艺的制定等均提供相关参考。
关键词:半导体芯片;切割;评价方法
随着半导体制造技术的进步, 大规模集成电路的集成度越来越高, 除CPU 芯片和大规模存储器芯片等少数芯片外, 在笔记本计算机、液晶显示器、数码相机、手机及各种随身携带的视频与音像制品中大量使用的IC 芯片, 其成品的外形尺寸已经变得非常小。本文主要就采用高速切割机切割半导体芯片切割品质的评价方法进行探讨。
1 当前用于评价芯片切割加工品质的方法分析
现阶段，在世界范围内，已经出现了许多用于评价芯片切割加工品质的方法，但是需要指出的是，仍然未能构建其统一标准。许多知名企业为了更好的推动自身发展，均设计了满足自身需要的质量控制方法或规范，而对于那些小型化企业而言，则以大型企业为参照，制定自身的检测项目。针对此些企业所设定的评价指标与质量控制指标而言，其中有部分项目是相同的，但在指标值方面却存在差异。需要强调的是，根据检测方法的差异，可将检测指标划分为两类，其一为芯片切断面形状尺寸的检测项目，其二是为芯片总体外观的观测项目。
针对芯片总体外观的观测与检查来讲，其被当作重要的工序与步骤，其能够根据现实情况，将许多有价值的信息提供给那些出现问题或发生故障的产品，以此为原因查明提供辅助。而针对那些刚刚切割成的芯片而言，需要对其围绕如下项目进行检查：切断面表面质量、芯片的洗净度、管脚缺损、芯片外观检查及断面上的金属粘结等。此些项目通常情况下，会选用工具显微镜，或者是光学显微镜，以一种人为的方式来开展测量与观察，因为整个检查方法架构当中，有许多并无明确的判断指标，因此，测量与观察的结果往往会受到许多人为因素的多元影响。但需要指出的是，对于切断面的表面质量来讲，一般情况下，会参照机械制造行业的检测方法与粗糙度的基本定义，来获得准确的指标值。
在检测芯片切断面的尺寸与形状时，其主要指标为切边的垂直度、切断面的角度、芯片外形尺寸及崩碎坑的大小定位等。其中，需要指出的是，针对芯片外形尺寸A、B、C、D 所对应的公差来讲，通常情况下，需要参照机械制造行业长度量的具体公差所获得，比如±0.1mm 等；而在各断面上，均有2 个断面角度；而对于切边的垂直度而言，实际就是芯片于芯片的正面处于相邻状态2 边的垂直度误差。还需要强调的是，芯片外形中心与内部电路中心之间所存在的偏离，需要利用自芯片断面至4 个角上的小球中心的尺寸差来进行评定。
2 芯片切割实验所需要条件及实施方法
在各种切割条件下，为了能够对芯片的切割品质开展准确且全面的分析与评价，本文从既往研究当中找出了部分比较典型的规律，以此来修改所运用的评价方法，并最终提出了一套更加实用且高效的评价方法，并对一组切割实验进行了设计。所运用的砂轮是一种比较常见的圆形薄片砂轮，将其安装于其外圈最低处，较被切割基板的相应底边，偏低0.1mm，以此为更好的切断被切割基板。
在切割过程中，因所运用切割机在最高转速上能够达到30000r/min，因此，在实验过程中，所运用的转速需小于此值。针对当前比较常用的芯片而言，其主要有两种类型，其一为铜板基板，其二有机材料基板，针对有机材料基板来讲，可适当调高其进给速度；现阶段，在实际生产过程中，经常选用的是50~80mm/s；而在实际实验时，最高达310 mm/s；而针对铜板材料基板来分析，其进给速度稍低，在实验过程中，其最高应达200 mm/s，而实际生产中应为20~30 mm/s。把进给速度与主轴转速组合排列，实施切割实验，且检测与分析切割之后的芯片各项。
3 观测芯片总体外观的结果
3.1 检查芯片外观
检查外观的主要项目为芯片是否存在剥离、变色、破损及裂纹等情况。经检查得知，基于正常切割环境与条件下，不易出现上述缺陷情况。但需要指出的是，针对那些比较重要的芯片，需要重视裂纹的检查，因为裂纹不易被发现，因而容易出现遗漏情况；此外，如果出现裂纹，那么其中易餐咋其它杂质或湿气，因而容易引发芯片故障。有研究经常采用荧光液渗透法来对那些比较微小裂纹进行检查，效果突出。
3.2 洗净度
检查洁净度的主要指标：当处于高速切断状态时，会出现许多的水分、树脂粉末、油脂成分等，这些异物会在诸如管脚等部位聚集，因为此些绝缘性材料若在管脚等部位附着，会对整个芯片的正常工作造成直接影响。经检查得知，基于正常洗净工艺支撑下，不易出现上述异物附着的情况，由此得知，切割自身不易造成难洗净，但若在进行切割时，运用胶带纸对芯片进行粘固，那么需要及时将胶带纸的残留给清除掉。
3.3 金属粘结
针对金属粘结而言，其多因芯片机体当中的铜丝在切断时所形成的，因铜有着比较好的韧性，通常情况下，均会出现粘连情况，因此，需要细致检查断面当中铜丝的粘连程度。因粘连情况有着一定的复杂性，现阶段，还无法如同机械制造行业那样将具体数字给出来进行判断，所以在实际检查过程中，仍需要依据人的经验来进行判断。经检查得知，当处于比较高主轴转速情况下，会有较轻的粘连程度，较难粘连。但如果处于低速状态，那么可能会出现粘连。
4 芯片切断面尺寸、形状的检测结果分析
4.1 芯片外形尺寸
当完成芯片切割后，可能会有倾斜情况发生。所以，在检测过程中，无论是在检测芯片外形的长上，还是宽度上，均需实施两端均检测的方法，检测出同一芯片两端的尺寸。另外，在实际判断过程中，除了要判断单一尺寸的检测结果之外，还需要将两端尺寸的差值给计算出来，依据此差值，对是否被切成喇叭口形等进行准确判断。经检测得知，采用传统速度展开切割时，芯片在具体的外形尺寸精度方面，均可以满足现实要求，但却有着比较低的主轴转速没有起是有着较快的进给速度时，会有一些尺寸不合格品出现。
4.2 切边的垂直度
经检测证实，采用传统的切割速度时，芯片四边在具体的垂直度上，通常情况下，都可满足相关要求，但如果有着比较低的主轴转速时，或者有着比较快的进给速度时，会有不合格品出现。
4.3 切断面的角度
经检测得知，运用常规切割速度，也就是主轴转速为每分钟30000r 时，有机材料基板在具体的进给速度，将维持在50~80mm/s 之内，而对于铜板材料基板来讲，其进给速度则维持在20~30mm/s，此时展开切割，切断面角度误差通常会控制在±2°内，但伴随进给速度的加快，以及主轴转速的不断降低，会有不合格品情况出现，切削速度会较大程度影响到切断面角度误差。
综上，经芯片切割实验且针对其中所得到的芯片，依据所提出的监测方法与评价指标来检测，从中得知，所提出的检测方法与检测项目在对半导体芯片的切割质量进行控制方面，可行且有效。从总体上来讲，所得研究成果有助于半导体芯片切割加工品质方法的标准化与规范化，并能为此领域提供一些帮助，因而有着较好的实用价值。
参考文献
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