22、超薄芯片结构受损机械稳定性的研究

超薄芯片结构受损机械稳定性的研究

1. 引言

在芯片制造领域，超薄芯片因其独特的性能和应用前景受到广泛关注。然而，芯片边缘的锚定设计、芯片背面的多孔硅层以及芯片表面的CMOS电路等特定特征，被认为会损害超薄芯片的整体机械稳定性。为了深入了解这些特征对芯片机械性能的影响，我们进行了一系列实验研究。

2. 实验方法

2.1 芯片制备技术

本次研究使用的超薄芯片采用ChipfilmTM技术制造。与传统的背面减薄技术相比，ChipfilmTM技术是一种加法工艺，在CMOS集成过程之前控制芯片的厚度，具有明显优势。
- 芯片制备流程 ：
1. 在硅衬底中定义芯片区域后，通过两步阳极蚀刻工艺在氢氟酸（HF）中制造掩埋的狭窄腔体。
2. 对晶圆进行高温烧结处理，将两层多孔硅区域转变为富含纳米腔体的单晶硅层，同时形成连续腔体，高度约为200nm。
3. 由于烧结过程中的高温，形成具有最小拓扑结构的封闭均匀硅表面，从而能够同时沉积高质量的外延硅层，确定器件质量和最终芯片厚度。
4. CMOS集成工艺完成后，通过沟槽蚀刻将芯片分离，在所需位置留下一些侧向锚定结构，最后通过机械方式破坏这些锚定结构，将芯片取出。

2.2 单轴弯曲测试

为了研究芯片的机械强度和缺陷形成，采用单轴弯曲测试，具体使用三点弯曲（3PB）设置。
- 测试装置 ：使用Dage 4000多功能键合测试仪，加载滚轮（刀）可施加和测量最大10N的负载，精度为±0.25%（±24.25mN），并能连续精确测量加载滚轮的位移。