崩角 (Chipping)
因为硅材料的脆性,机械切割方式会对晶圆的正面和背面产生机械应力,结果在芯片的边缘产生正面崩角(FSC- Front Side Chipping)及背面崩角(BSC – Back Side Chipping)。
正面崩角和背面崩角会降低芯片的机械强度,初始的芯片边缘裂隙在后续的封装工艺中或在产品的使用中会进一步扩散,从而可能引起芯片断裂,导致电性失效。另外,如果崩角进入了用于保护芯片内部电路、防止划片损伤的密封环(Seal Ring)内部时,芯片的电气性能和可靠性都会受到影响。
封装工艺设计规则限定崩角不能进入芯片边缘的密封圈。如果将崩角大小作为评核晶圆切割质量/能力的一个指标,则可用公式来计算晶圆切割能力指数
D1、D2代表划片街区中保留完整的部分,FSC是指正面崩角的大小。依照封装工艺设计规则,D1、D2的最小值可以为0,允许崩角存在的区域宽度D为(街区宽度-刀痕宽度)/2, 为D1、D2的平均值, 为D1、D2的方差。依统计学原理,对于一个合格的划片工艺而言,其切割能力指数应大于1.5。
分层与剥离(Delamination & Peeling)
由于低k ILD层独特的材料特性,低k晶圆切割的失效模式除了崩角缺陷外,芯片边缘的金属层与ILD层的分层和剥离是另一个主要缺陷 对于低k晶圆切割质量评估,除了正面崩角和背面崩角以外,根据实验数据和可靠性结果,规定了下述切割质量指标:
(1)铜密封环不允许出现断裂,分层或其他任何(在200倍显微镜下)可见的损伤。
(2)在划片街区上出现金属与ILD层的分层是允许的,只要这种分层能止步于铜密封环外。
(3)在芯片的顶角区域的金属/ILD层不允许出现分层或损伤,有一个例外是有封装可靠性数据证明在某种特定的芯片设计/封装结构的组合下芯片的顶角区域的损伤可以接受。