江苏捷捷微电子股份有限公司 徐 洋

随着科学技术的迅猛发展，电子信息产业逐渐成为各国主流发展企业投资的对象，所以，作为元器件重要组成部分的半导体芯片的研发和制造也逐渐被重视起来。其中，日本在该领域的科研成果较为突出，通过对日本部分相关著名企业实际生产线的跟进和学习，在对质量控制方法和生产规范等方面进行深入分析后，整理出具有建设性的检测项目和检测方法。为检测关于半导体芯片制造过程中所涉及的新型实验项目和方法的有效性，通过设计完善且详尽的切割实验说明，进行实验验证，对比各项指标的出错率，以实现规范化和标准化的芯片切割加工品质评价过程的开展。同时为优质设计高速切割机和切割工艺提供参考依据。本文通过对半导体芯片的深入研究，结合先进的高速切割设备，以实验为主要研究形式，对芯片切割加工品质进行评价，同时，为高速切割机的合理化设计及切割工艺的改进提出相应的参考建议，最后得出品质评价方法规范化的标准说明。

世界发展进入电子信息时代，其中，半导体材料是支持电子信息设备不断创新发展的基础元件。人们的生活日常也逐渐趋于数字化，例如，数码相机、各种计算机、各种移动设备等电子产品都需要半导体材料制成的芯片作为底端支撑，才能实现服务为民的理念。随着科研设备的精进和相关技术的成熟，同时，为满足人们对电子产品日益增长的需求，半导体集成电路的集成度越来越高，电子设备成品的外形逐渐趋于小巧化，满足人们出行时的便携要求。制作高品质的半导体芯片不仅需要先进的技术和精密的仪器做产品支撑，还要有完善合理的芯片切割品质评价方法作为产品品质保障的服务阵地。所以，建立完善的半导体芯片切割品质的评价方法是十分必要的。

1 当前用于评价芯片切割加工品质的方法分析

随着人们对半导体芯片切割技术的要求不断提高，对芯片切割加工品质的评价成为人们日益关注的重要环节。为更好地检测芯片加工品质，人们提出了多种品质评估方法。但到目前为止，各种方法的评价标准仍然不尽相同，各著名企业会根据自身的需求来设计符合当前实际情况的评价标准和规范；但对比中小企业来说，虽然在检测项目的设定上会向知名企业看齐，选择比较统一的检测项目和一些通用的检测方法，但是，他们的指标值设定仍然存在较鲜明的差异。另外，重要的一点是，选择不同的检测方法会直接影响检测指标的归类，包括芯片切断面形状尺寸的检测项目和总体外观的观测项目两类。

半导体芯片切割加工品质是产品生产制造过程中需要全程检测的重要项目。其中，对于芯片整体外观的检查与监测是尤为重要的工序，通过该程序的产品相关信息的反馈情况，对比生产过程中的实际标准，总结分析可能出现故障的设备器件，并帮助提供故障原因分析的依据。对于不同的产品，所选择的检测项目会略微不同。比如，对于芯片切割新成品来说，就需要对切面表面质量、洗净度、管脚缺损情况、芯片总体外观检测和金属粘结情况等项目进行检查。项目检测过程中需要利用各种显微镜进行必要的人眼观察，但是这种观察方式容易受多种客观条件影响，使得最终检测结果失真严重。当然，对于断面的表面质量而言，就不存在这种问题，因为，在一般情况下，它是采用高精尖行业的检测手段并依照粗糙度的公式开展的检测，近而获得产品相应项目的精准指标值。

与芯片整体外观的检测项目相比，检测芯片切面的尺寸与形状的观测较为精细，难度较大，而且检测项目内容及方式都有较大的差异。一般包括断面角度、切边垂直度、大小尺寸及崩碎坑大小定位等项目。不同的项目的检测要求和测量误差都有明确的要求。比如，芯片外形尺寸的误差是根据机械制造业度量的标准设定的，一般不会超0.1mm的误差范围；断面一般具有两个角度；在切边垂直度项目检测时，要注意芯片内外部中心的电路偏移情况，通过测量芯片断面到边角小球中心的距离进行数据检测，同时，保证芯片之间相邻的垂直误差在可控范围内。检测过程应注意仪器的正确使用方法和数据记录整理过程。

2 芯片切割实验所需要条件及实施方法

根据对之前半导体芯片相关科研成果的研究，总结出一些对芯片切割品质全面评价的规律性结论。旨在统一不同切割方式下所产生的检测方法不一致的情况。在前人总结的理论基础上，通过设计内容详尽，条理清晰的实验规划书，进行实践探究，从而得出高效性和可实践性兼具的新型评价方法。实验结果显示，在切割基板的相应底边，偏低0.1mm，安装圆形薄片砂轮，效果更显著。

在实验过程中，要充分考虑芯片在实际生产过程中的真实工序和相关数据。比如，试验时的切割机转速要小于30000r/min，保证实验环境的安全。对于不同类型的芯片设置相应的进给速度，一般而言有机材料基板的进给速度要高于铜板基板的进给速度。对于两种不同的基板材料，试验进给速度与实际进给速度相差较大。对于有机材料基板而言，实验时的进给速度最高达310mm/s，但在实际生产中，经常选用的是50～80mm/s；铜板材料基板在实验时，200mm/s，而实际生产中应为20～30mm/s。确定试验数据后，再根据给定的进给速度与主轴转速关系，进而完成试验，分析切割后的各项目。

3 观测芯片总体外观的结果

3.1 检查芯片外观

芯片切割加工品质的评价包含多个方面，其中，检查芯片外观完整度是最基础的一项。在正常的切割环境中，芯片的切割检查工作同样不可忽视，因为，芯片的剥离、变色等情况极其容易引发工作故障且不易发现。同时，要着重注意芯片裂纹的检查，其诱发因素一般是切割环境潮湿或掺杂了杂质等微小原因。所以，在检查时要认真细心。经过多次试验得出，运用荧光液渗透法对细微的裂纹进行检查，具有良好的效果。

3.2 洗净度

检查洗净度是保障半导体芯片切割工作顺利进行的必要环节，因为在进行芯片的高速切割时，会产生许多细小的材料废物，若不进行清洗会严重影响切割精度和成品芯片的品质，更严重的会影响芯片的正常运行状态。在芯片加工时，洗净工作会同时进行，且操作简单，洗净结果比较理想。但是，有些切割过程需要附粘胶带纸对芯片进行固定，这样就比较容易产生不易清理的杂质，针对这种情况，必须要及时人为的进行清除。

3.3 金属粘结

观测芯片总体外观的观测方法中最复杂的是金属粘结项目的检测，因为芯片材料本身具有其独特的化学性质，内部结构比较复杂，所以，就现在所掌握的相关检测技术而言，还不能给出准确的数据进行判定。一般情况的金属粘结判定都是以人工检测为主，所以，进行该项目的检测人员需要具有丰富的经验和工龄，以达到高效检测的目的。同时，金属粘结还与主轴转速有一定的联系，当转速较高时，粘连度相对较低。

3.4 芯片外形尺寸

芯片外形尺寸大小的检测是针对芯片切割完成后进行的检测项目。因为在高速切割的过程中很可能会出现不可避免的倾斜情况出现。所以，对芯片的长度和宽度进行两端分别检测是十分必要的。再检测时要逐一对每一侧外形尺寸的相关信息进行记录，进而判定检测数据是否符合给定的标准，同时还要计算出两端的误差数值，并判断是否在允许的误差范围内。在检测过程中要谨慎细致，经过多次试验得出结论，切割速度会影响芯片的外形尺寸，一般情况，对比传统的芯片切割速度，高主轴转速进行切割时更容易造成芯片的损坏率上升。

3.5 切边的垂直度

切边的垂直度指的是被测要素与基准要素的方向公差，即被侧切面与选定的参考面之间的夹角度数。与芯片外形尺寸影响因素相似，在传统切割速度进行芯片加工时，芯片四边的垂直度都在允许的误差角度范围内，芯片成品合格率较高，但在较低主轴转速的条件下，或在较高进给速度时进行芯片加工就容易造成产品合格率下降。

3.6 切断面的角度

切断面角度是检测芯片产品工作运行是否可以正常开展的重要参考指标。经过周密的实验设计和多次实践检测研究，最终得出结论，在正常的主轴转速情况下，保持50～80mm/s之间的有机材料基板的进给速度，得到的切割芯片的切面角度一般都符合对器件的要求。同样，对于铜板材料基板而言，只是，进给速度稍有不同，实验结果相差不大。为更加确定这一研究发现，实验人员由增设多组实验进行比对，实验结果显示，进给速度与主轴转速同时改变或单一改变都会影响产品的合格率。

结束语：为提升半导体芯片的切割品质，进行规范标准的芯片切割加工品质评价是十分重要的品质跟进方式。在进行品质评价之前，要充分了解半导体芯片加工技术和生产流程，并对影响芯片成品合格率的因素进行探究。通过研究已有资料，进行合理详尽的实验组设计，进而得到客观真实地实验结果。通过对实验数据的整理分析，总结出高效可实现的检测项目和检测方法，为进行芯片品质评估提供统一的检测标准。同时，为芯片切割工作提供了改进依据，在切面直角度、崩碎坑等项目的检测标准上有了更加明确的数据支撑。

根据实验得出的检测项目和检测方法来进行芯片的品质评估，可以大幅度提升芯片切割质量和用户对产品的满意度。同时，对实现半导体芯片切割加工品质的评价方法的统一化具有深远影响。综上所述，芯片品质评价的标准化是保障产品质量的重要因素，对芯片切割工艺的发展具有较深远的意义。