超薄芯片無損剝離的機(jī)理研究與工藝優(yōu)化.pdf

1、芯片的剝離是完成單個(gè)裸芯片由晶圓盤向目標(biāo)電路轉(zhuǎn)移的核心工藝之一，尤其是面對日趨超薄化的芯片，實(shí)現(xiàn)其無損剝離對于降低封裝成本，提高產(chǎn)品成品率、改善器件可靠性等有著顯著意義。本文從頂針推頂剝離工藝的力學(xué)建模、機(jī)理分析和相關(guān)試驗(yàn)等方面對超薄芯片的無損剝離技術(shù)進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，并初步建立了芯片無損剝離的工藝優(yōu)化方法。本文主要研究工作和創(chuàng)新之處包括：
　　1)建立了芯片-膠層-基底粘結(jié)結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型。將較薄的柔軟膠層簡化為可描述結(jié)構(gòu)剝離

2、和剪切行為的分布式彈簧組，并提出了與之相適應(yīng)的解析求解方法。用彈簧的斷裂行為模擬薄芯片與柔性粘結(jié)基底之間的剝離過程，給出了芯片發(fā)生剝離的混合模式能量釋放率解析公式。
　　2)將粘結(jié)斷裂理論引入超薄芯片的剝離工藝機(jī)理分析，通過理論建模與虛擬斷裂有限元仿真技術(shù)，揭示了芯片粘結(jié)結(jié)構(gòu)的幾何尺寸、材料物理屬性以及頂針推頂載荷等因素對芯片剝離的影響機(jī)制。研究了基底受預(yù)拉伸的周期陣列化芯片結(jié)構(gòu)發(fā)生預(yù)剝離的機(jī)理，揭示了頂針推頂工藝促使芯片從粘結(jié)藍(lán)

3、膜上發(fā)生剝離的規(guī)律，并討論了多頂針工藝相比于單頂針的優(yōu)勢。
　　3)揭示了超薄芯片在三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度測試過程中的非線性現(xiàn)象，并引入幾何大變形理論修正了傳統(tǒng)的線性測試評估公式，消除了因線性理論本身而引入的誤差以適應(yīng)超薄芯片強(qiáng)度測試的要求。為方便將該非線性理論公式應(yīng)用于實(shí)際工程測試，在傳統(tǒng)線性公式基礎(chǔ)上定義了修正因子，以逼近非線性理論公式的評估精度。
　　4)推導(dǎo)了材料臨界粘結(jié)斷裂能的實(shí)驗(yàn)評估公式，并討論了粘結(jié)藍(lán)膜的可延展性對其剝離

4、評估公式的影響。結(jié)合剝離實(shí)驗(yàn)，研究了軟質(zhì)粘結(jié)藍(lán)膜的可剝離特性，揭示了粘結(jié)剝離的驅(qū)動(dòng)剝離力、剝離角以及裂紋尖端傳播速度等之間的相互依賴關(guān)系，探索了如何獲得剝離發(fā)生之初始條件的可行實(shí)驗(yàn)方法。
　　5)研究了超薄芯片發(fā)生粘結(jié)斷裂剝離與彎曲碎裂之間的競爭關(guān)系，并結(jié)合強(qiáng)度理論和Griffith斷裂準(zhǔn)則，提出了超薄芯片成功實(shí)現(xiàn)無損剝離的判定標(biāo)準(zhǔn)。分析了芯片厚度和長度等對工藝窗口的影響，界定了傳統(tǒng)單頂針工藝與多頂針工藝的適用范圍，并給出了多頂針