线键合与凸点倒装芯片晶圆用的切割蓝膜评估

线键合与凸点倒装芯片晶圆用的切割蓝膜评估

摘要：

本文给出了规模封装情况下，用于线键合与凸点倒装芯片晶圆的切割蓝膜选择的评估结果。重点研究材料成本低、储存寿命长、切割和芯片检出损伤少的蓝膜。确定了蓝膜选择所考虑的因素、方法和评估方案，包括切割及随后封装工序的检验准则。

０ 引言

芯片封装前，典型的芯片制备过程包括晶圆背面研磨和晶圆切割。晶圆背面研磨是将晶圆厚度减少到能用于集成电路（ＩＣ）的叠层高密度封装。本文中，８英寸硅晶圆从 ７５０μｍ减薄到 ２００μｍ。在晶圆切割过程中（图 １），有如下 ４个基本工序：

● 晶圆安装在切割蓝带上，切割蓝带背面有粘接层能把晶圆固定在薄金属片框架上。

● 用机械锯切方法切割晶圆。切成的小片留在切割蓝带上作为芯片。

● 用去离子（ＤＩ）水清洗切割后的晶圆。

● 将芯片检出进行适当包装或置于衬底上。

本文选择并评估线键合和凸点焊倒装芯片晶圆用的切割蓝膜。

选择切割蓝带时我们考虑的主要因素是：

● 成本

● 储存寿命

● ＥＳＤ（静电放电）保护

● 芯片崩角，正面和背面

● 晶圆清洗时芯片飞离率（ｆｌｙｒａｔｅ）

● 芯片检出／放置时芯片跌落率（ｄｒｏｐｒａｔｅ）

● 芯片检出／放置时芯片留存率（ｌｅｆｔｒａｔｅ）

１ 实验

本节中，我们将确定蓝膜选择步骤、方法和评估测试。将明晰地定义每一步的检测和监控准则。

１．１ 切割蓝带选择

选适合用于厚 ２００μｍ晶圆的 ６种切割蓝带（编号从 ０到 ５），从成本、储存寿命和带粘着厚度方面进行评估。在 ６种蓝带中，３种是热蓝带，３种是 ＵＶ蓝带。表 １列出了所选的 ６种切割蓝带及特性。其特性的变化会影响芯片崩角性能和芯片检出工艺的有效性。蓝带的成本用下列方程归一化：

１．２ ＥＳＤ性能测试

所有 ６种蓝带均根据 ＡＮＳＩ／ＥＳＤ Ｓ２０．２０在离化剂（ｉｏｎｉｚｅｒ）操作下进行蓝带 －ＥＳＤ测试。如在引言中所述，晶圆安装是在晶圆切割前进行的。在晶圆安装过程中，切割蓝带从一卷带中拉出，贴在晶圆的背面。带与带卷是以相反方向移动的，电荷就会积累在切割蓝带上，并发生静电放电（ＥＳＤ）。因此，切割蓝带应能在整个带上以一定的速率消散电荷，并最终接地。为了确定带的 ＥＳＤ性能，做一个试验测量带上电荷及电压衰减时间。衰减时间是从起始电压时刻到 １００Ｖ时刻计算的。

图 ２说明 了 测量 的设 置。表 ２是 ＥＳＤ结 果。电压电荷越低且衰减时间越短，ＥＳＤ保护就越好。６种蓝带中，０号带性能最好。２号与 ４号带最差。根据我们产品的带电器件模块（ＣＤＭ）性能，２号与 ４号带就剔除不再做下列试验了。

１．３ 切割性能评估

下面，评估蓝带的安装质量性能：芯片崩角和芯片飞离率。对线键合晶圆和倒装芯片晶圆做了二个子评估。表 ３列出了这二个子评估中用的晶圆和芯片尺寸。

第一个子评估是对线键合晶圆做的。晶圆分别安装在 ４种切割蓝带上，即 ０号、１号、３号和 ５号带上。用在 ４种蓝带上的切割刀、切割设备和切割工艺参数是相同的。晶圆安装、晶圆切割、后烘烤和晶圆清洗后，在 ５０ｘ显微镜下进行可视检测。芯片崩角测量指南遵循 ＭＩＬ－ＳＴＤ－８８３Ｅ标准说明，如图３所示。

在切割烘烤步骤后的 １号带上观察到带子的毛刺。图 ４显示了毛刺图像。毛刺是不可接受的，因为它将在随后的芯片检出过程中引起困难，导致没有检出的留存芯片多。因此，１号带从倒装芯片晶圆的评估列表中除去。没有对于 １号带收集的芯片崩角数据。

０号、３号和 ５号带通过了芯片崩角检测准则。表 ４是所有 ４种蓝带的切割性能总结。

第二个子评估是对倒装芯片晶圆进行的。为了评估蓝带对倒装芯片晶圆的性能，除了由表 ５收集的崩角和切割数据外，表 ６是在后续的芯片检出和放置时收集的芯片跌落和没有检出芯片缺陷比率数据。图 ５显示了留存在切割蓝带上没有检出的芯片的例子。缺陷的原因是带子厚度、基膜材料类型和粘附强度的综合效应，所以在数据收集前，要对每一种带子每一个特性选择最佳工艺参数。

从每一种蓝带检出约 １２０００芯片并放置到衬底上。计算出缺陷的百分比列于表 ６。

２ 结论

本实验达到了评估用于线键合和倒装芯片晶圆的切割蓝带的目的。确定了一组切割蓝带选择的步骤和方法，并应用于实验中。结果总结如下：

１．依据成本、储存寿命、ＥＳＤ性能、晶圆切割和芯片检出性能，０号和 ５号带是所选 ６种蓝带中最好的二个。０号带的 ＥＳＤ评级最好，倒装芯片缺陷率最低。５号带的储存寿命较长且成本比较低。表 ７是总结的结果。

２．为了充分评价每一种蓝带的质量，需要功能完整的产品，以便在将来完成每一生产可靠性要求的可靠性鉴定。