半導體硅芯片強度及開裂研究.pdf

1、近年來,現代集成電路技術的快速發(fā)展驅使芯片的厚度不斷地變薄。在這種趨勢下,芯片在封裝、組裝和可靠性測試中產生的高應力對芯片的影響越來越大。芯片的開裂失效已經大量出現在倒裝芯片和疊層芯片封裝中。芯片開裂失效的根本原因是芯片中的應力超過了芯片能夠承受的范圍。因此芯片強度是研究芯片開裂最重要的參數。但是對于不同厚度和不同制造工藝的芯片,它的強度也是不同的。本文從實驗和有限元分析兩個方向對芯片強度及開裂進行了研究。主要內容包括:
　　使用

2、四點彎曲實驗的方法對4種類型的芯片試樣的進行了強度測試。使用統(tǒng)計學中的相關理論對實驗數據進行了統(tǒng)計分析,建立了厚度0.38mm的芯片的強度統(tǒng)計模型。通過統(tǒng)計分析得知,增大砂輪轉速,特別是粗磨階段砂輪的轉速,可以提高芯片的強度。對實驗過程中,試樣彎曲時表現出來的力與位移的非線性關系,使用了2種模型進行了理論分析。
　　使用掃描電子顯微鏡對四點彎曲實驗中收集到的斷裂試樣進行了觀察,分析了試樣的開裂模式和失效機理。試樣的斷裂面上明顯的分

3、為3個區(qū)域,3個區(qū)域分別代表了不同的應力狀況。表面微裂紋是芯片發(fā)生開裂最大的隱患,使用斷裂力學中的應力場強度因子開裂理論和Gri?th微裂紋擴展理論分析了芯片背表面上的微裂紋對芯片強度的影響,建立了芯片的開裂臨界強度與表面微裂紋長度之間的關系。
　　使用有限元軟件對FC-PBGA的熱應力進行了模擬,得出了底充膠固化工藝結束后的降溫工藝過程以及熱循環(huán)過程中的芯片內部熱應力分布。應用論文前面的研究結果,計算出芯片在降溫過程結束時和熱循