21、超薄芯片的机械性能研究与优化

超薄芯片的机械性能研究与优化

1. 非线性评估的重要性

在对薄硅芯片进行强度评估时，非线性评估至关重要。如果使用线性方程来评估大挠度的薄硅芯片，会导致对断裂应力和应力变化的误判。这是因为薄硅芯片在受力时，其力 - 挠度关系往往呈现非线性特征，线性方程无法准确描述这种复杂的力学行为。

2. 薄芯片强度测试示例

为了更深入了解薄硅芯片的强度特性，下面将从芯片边缘强度和芯片表面强度两个方面进行分析。

2.1 芯片边缘强度：切割技术的影响

切割技术是影响芯片强度的关键因素之一。不同的切割工艺会对芯片边缘造成不同程度的损伤，从而降低器件的临界负载。常见的切割技术包括锯切、减薄切割和激光切割。
- 锯切 ：作为传统的切割技术，适用于不同厚度的晶圆。但锯切会对芯片边缘造成较大损伤，导致芯片前后表面的强度较低。
- 减薄切割 ：对于较薄的晶圆，减薄切割技术是一种改进方案。研究表明，采用减薄切割工艺可以显著提高芯片背面的强度，其微观结构显示边缘非常光滑。然而，芯片正面的强度与锯切样品相似，因为减薄切割工艺并未改变正面的损伤情况。对于 48mm 的薄硅芯片，通过等离子蚀刻工艺改进减薄切割过程，可以使芯片前后表面都达到很高的强度值。但需要注意的是，当特征强度达到较高值时，批次内的强度离散性会增加，因为边缘质量好的样品对处理和接触损伤更为敏感。
- 激光切割 ：激光切割技术在光伏和微电子行业得到了广泛应用。目前有两种类型的激光切割技术，一种是新型的非蒸发材料的技术，如滨松的隐形切割工艺、耶拿光学的热激光分离（TLS