在一個(gè)晶圓上，通常有幾百個(gè)至數(shù)千個(gè)芯片連在一起。它們之間留有80um至150um的間隙，此間隙被稱之為劃片街區(qū)（Saw Street）。將每一個(gè)具有獨(dú)立電氣性能的芯片分離出來的過程叫做劃片或切割（Dicing Saw）。目前，機(jī)械式金剛石切割是劃片工藝的主流技術(shù)。在這種切割方式下，金剛石刀片（Diamond Blade）以每分鐘3萬轉(zhuǎn)到4萬轉(zhuǎn)的高轉(zhuǎn)速切割晶圓的街區(qū)部分，同時(shí)，承載著晶圓的工作臺(tái)以一定的速度沿刀片與晶圓接觸點(diǎn)的切線方向呈直線運(yùn)動(dòng)，切割晶圓產(chǎn)生的硅屑被去離子水（DI water）沖走。依能夠切割晶圓的尺寸 ，目前半導(dǎo)體界主流的劃片機(jī)分８英寸和12英寸劃片機(jī)兩種。 ?

晶圓劃片工藝的重要質(zhì)量缺陷的描述 ?

崩角?(Chipping) ?

因?yàn)楣璨牧系拇嘈?，機(jī)械切割方式會(huì)對(duì)晶圓的正面和背面產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，結(jié)果在芯片的邊緣產(chǎn)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會(huì)降低芯片的機(jī)械強(qiáng)度，初始的芯片邊緣裂隙在后續(xù)的封裝工藝中或在產(chǎn)品的使用中會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)散，從而可能引起芯片斷裂，導(dǎo)致電性失效。另外，如果崩角進(jìn)入了用于保護(hù)芯片內(nèi)部電路、防止劃片損傷的密封環(huán)（Seal Ring）內(nèi)部時(shí)，芯片的電氣性能和可靠性都會(huì)受到影響?！??

封裝工藝設(shè)計(jì)規(guī)則限定崩角不能進(jìn)入芯片邊緣的密封圈。如果將崩角大小作為評(píng)核晶圓切割質(zhì)量／能力的一個(gè)指標(biāo)，則可用公式來計(jì)算晶圓切割能力指數(shù)（Cpk）（圖1）。 ?

圖1 D1、D2代表劃片街區(qū)中保留完整的部分，F(xiàn)SC是指正面崩角的大小。依照封裝工藝設(shè)計(jì)規(guī)則，D1、D2的最小值可以為0，允許崩角存在的區(qū)域?qū)挾菵為（街區(qū)寬度-刀痕寬度)/2， 為D1、D2的平均值， 為D1、D2的方差。依統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，對(duì)于一個(gè)合格的劃片工藝而言，其切割能力指數(shù)應(yīng)大于1.5。 　

分層與剝離（Delamination & Peeling） 　　

由于低k ILD層獨(dú)特的材料特性，低k晶圓切割的失效模式除了崩角缺陷外，芯片邊緣的金屬層與ILD層的分層和剝離是另一個(gè)主要缺陷(圖2)。 ?

圖2 芯片邊緣的金屬層與ILD層的分層和剝離 ? 對(duì)于低k晶圓切割質(zhì)量評(píng)估，除了正面崩角和背面崩角以外，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和可靠性結(jié)果，規(guī)定了下述切割質(zhì)量指標(biāo)：

（１）銅密封環(huán)不允許出現(xiàn)斷裂，分層或其他任何（在200倍顯微鏡下）可見的損傷。

（２）在劃片街區(qū)上出現(xiàn)金屬與ILD層的分層是允許的，只要這種分層能止步于銅密封環(huán)外。

（３）在芯片的頂角區(qū)域的金屬／ILD層不允許出現(xiàn)分層或損傷，唯一的例外是有封裝可靠性數(shù)據(jù)證明在某種特定的芯片設(shè)計(jì)／封裝結(jié)構(gòu)的組合下芯片的頂角區(qū)域的損傷可以接受。 ?

圖3給出了低k晶圓切割質(zhì)量拒收標(biāo)準(zhǔn)的示例。 ?

圖3?低k晶圓切割質(zhì)量拒收標(biāo)準(zhǔn) ?

影響晶圓劃片質(zhì)量的重要因素 ?

劃片工具，材料及劃片參數(shù) ?

劃片工具和材料主要包括：劃片刀（Dicing blade）、承載薄膜(Mounting tape), 劃片參數(shù)主要包括：切割模式、切割參數(shù)（步進(jìn)速度、刀片轉(zhuǎn)速、切割深度等）。對(duì)于由不同的半導(dǎo)體工藝制作的晶圓需要進(jìn)行劃片工具的選擇和參數(shù)的優(yōu)化，以達(dá)到最佳的切割質(zhì)量和最低的切割成本。 ?

切割街區(qū)的測(cè)試圖案?? ?

在晶圓的制造過程中，為了獲得較高的成品率、較低的制造成本和穩(wěn)定的工藝制程，每一步工藝都處于嚴(yán)格的監(jiān)控下。因此，測(cè)試圖案被設(shè)計(jì)出來并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以確保關(guān)鍵參數(shù)如電參數(shù)、制程精度如ILD層／金屬層的淀積厚度、掩膜對(duì)準(zhǔn)精度及金屬線寬容差等滿足設(shè)計(jì)要求。通常有３種方式來實(shí)現(xiàn)晶圓工藝制程監(jiān)控： ?

（１）離線測(cè)試。

這種測(cè)試將所有的測(cè)試圖案放入被稱為“工藝確認(rèn)晶圓”（PVW – Process Validation Wafer）的特別設(shè)計(jì)的晶圓上。優(yōu)點(diǎn)是可以包括所有需要測(cè)試的圖案，因而可以執(zhí)行一個(gè)全面的工藝制程監(jiān)控；缺點(diǎn)是高成本和費(fèi)時(shí)。它通常應(yīng)用在產(chǎn)品的研發(fā)初期。當(dāng)產(chǎn)品技術(shù)日趨成熟后，這種測(cè)試方法會(huì)被其他的測(cè)試方法所取代。 ?

（２）測(cè)試芯片插入法。

所有的測(cè)試圖案被放入測(cè)試芯片內(nèi)，這些測(cè)試芯片被安放在晶圓上的不同區(qū)域。測(cè)試芯片的數(shù)目和位置取決于晶圓制造技術(shù)的復(fù)雜度。優(yōu)點(diǎn)是它是一種實(shí)時(shí)監(jiān)控。如果某種致命的缺陷發(fā)生在晶圓制造流程的早期，就可以避免由于整個(gè)晶圓報(bào)廢而帶來的損失。這種測(cè)試方法的缺點(diǎn)是它占用了寶貴的硅片資源，尤其是當(dāng)單個(gè)芯片尺寸較大，而PDPW(Potential Die Per Wafer)數(shù)目較小的時(shí)候。 ?

（３）周邊測(cè)試。

測(cè)試圖案被放置在劃片街區(qū)內(nèi)（圖4）。將測(cè)試圖案放在劃片街區(qū)內(nèi)能夠在實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控的同時(shí)，節(jié)約了寶貴的硅片資源?？梢苑胚M(jìn)劃片街區(qū)的測(cè)試圖案的數(shù)目取決于在一個(gè)掩膜（Reticle）內(nèi)劃片街區(qū)的長(zhǎng)度和面積。在一個(gè)Reticle內(nèi)劃片街區(qū)上的測(cè)試圖案，會(huì)隨著步進(jìn)式光刻的進(jìn)行，在整個(gè)晶圓上得到復(fù)制。在Reticle內(nèi)部，所有的測(cè)試圖案都是唯一的，互不相同。而在不同的Reticle之間，測(cè)試圖案是重復(fù)的。 ?

圖4?測(cè)試圖案被放置在劃片街區(qū)內(nèi) ?

晶圓劃片工藝的優(yōu)化　 ?

一種新型的劃片質(zhì)量評(píng)估矩陣 ?

為了評(píng)核晶圓切割質(zhì)量，在劃片工序后用光學(xué)顯微鏡對(duì)晶圓進(jìn)行檢查是必不可少的。為獲得對(duì)總體切割質(zhì)量的了解，制定一個(gè)合理的抽樣計(jì)劃（包括取樣位置和樣本數(shù)）非常關(guān)鍵。傳統(tǒng)的抽樣計(jì)劃中，被檢查的芯片的選取是在靠近晶圓邊緣的地方，在時(shí)鐘指針1、3、5、6、7、9、11、12等8個(gè)方向上各拾取一個(gè)芯片進(jìn)行芯片缺陷檢查。這種檢查方式對(duì)于成熟的非低k晶圓是合適的。然而，應(yīng)用到低k晶圓時(shí)，它就不再能夠提供一個(gè)關(guān)于切割質(zhì)量的全面反映了。 ?

造成上述結(jié)果的主要原因是低k晶圓的切割缺陷較多，且不同于非低k晶圓切割的缺陷。應(yīng)用傳統(tǒng)的檢查方法對(duì)于不同的晶圓，所得到的檢查結(jié)果差別很大，而且不同的檢查人員對(duì)同一片晶圓檢查所得的結(jié)果也不相同。究其原因，一方面是因?yàn)椴煌臋z查人員采用隨機(jī)抽查的方法，很難獲得對(duì)低k晶圓切割質(zhì)量的全面評(píng)核，也很能難檢測(cè)到最嚴(yán)重的情況。更主要的原因是因?yàn)樵摍z查方法沒有考慮到芯片上測(cè)試圖案的結(jié)構(gòu)和分布，而測(cè) 試圖案的結(jié)構(gòu)和分布是與晶圓的制造工藝、工藝控制方法密切相關(guān)的。

通常劃片工藝／設(shè)備是穩(wěn)定的，切割質(zhì)量在很大程度上與劃片街區(qū)的結(jié)構(gòu)有關(guān)，例如街區(qū)上的測(cè)試圖案，金屬層與ILD層的材料特性。數(shù)據(jù)顯示，對(duì)處在不同Reticle但具有在Reticle內(nèi)相同位置／相同測(cè)試圖案的街區(qū)來說，其切割質(zhì)量非常接近甚至是完全相同。于是，通過對(duì)一個(gè)Reticle內(nèi)的所有街區(qū)的切割質(zhì)量進(jìn)行檢查，就可以獲知整個(gè)晶圓的切割質(zhì)量。換言之，在沒有對(duì)一個(gè)Reticle進(jìn)行100%的切割質(zhì)量檢查之前，不可能對(duì)整個(gè)晶圓的切割質(zhì)量獲得全面地了解，這就是傳統(tǒng)的劃片質(zhì)量檢查方法存在偏差的原因。 ?

一個(gè)Reticle內(nèi)能容納的芯片的個(gè)數(shù)隨著芯片尺寸及要求的光刻精度而不同。對(duì)于12英寸晶圓90nm技術(shù)、芯片尺寸為6x6mm2而言，一個(gè)Reticle可容納20個(gè)芯片。這種測(cè)試方法比100%全檢效率提高98%以上，而檢查工作量只有全檢的2%， 從而解決了劃片檢查的可操作性。 ?

基于上述討論，低k劃片質(zhì)量評(píng)估矩陣被設(shè)計(jì)出來（圖5），它也可用于非低k晶圓的切割質(zhì)量評(píng)估。 ?

圖5?低k劃片質(zhì)量評(píng)估矩陣 ?

將一個(gè)Reticle從晶圓中取出，用英文字母A、B、C…來代表芯片在Reticle中所處的行號(hào)，而用數(shù)字1、2、3…代表芯片在Reticle中所處的列號(hào)，每一個(gè)芯片在一個(gè)Reticle中就可以被唯一地標(biāo)示。如A1、B3等。在每一個(gè)芯片的四周有４條邊和４個(gè)頂點(diǎn)，如果用A1T(A1 Top)代表A1芯片上方的街區(qū)，A1L(A1 Left)?代表A1芯片左邊的街區(qū)，CA1(Corner A1)代表A1芯片左上方的街區(qū)交叉部分。這樣，整個(gè)晶圓的切割質(zhì)量就可以通過一個(gè)Reticle內(nèi)XT、XL、CX（X代表芯片的坐標(biāo)）的切割狀況表達(dá)清楚。這個(gè)質(zhì)量評(píng)估矩陣的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以很方便地在晶圓上找到一個(gè)具有特定測(cè)試圖案的芯片并觀察其切割質(zhì)量。也可離線對(duì)某個(gè)測(cè)試圖案及其切割質(zhì)量進(jìn)行分析或改進(jìn)。在此之前，需要經(jīng)驗(yàn)和技巧來確定一個(gè)Reticle。 ?

劃片刀的選擇和優(yōu)化 ?

劃片刀又稱金剛石劃片刀，包含三個(gè)主要元素：金剛石顆粒的大小、密度和粘結(jié)材料。金剛石顆粒在晶圓的切割過程中起著研磨劑的作用，通常是由CBN(Cubic Boron Nitride)合成而來。金剛石顆粒尺寸從２um到8um之間變化。為達(dá)到更好的切割質(zhì)量，通常選用帶棱角的金剛石顆粒。金剛石顆粒的密度代表著金剛石顆粒占金剛石刀片的體積比。通常劃片刀片供應(yīng)商都會(huì)提供不同的金剛石顆粒密度以適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)合。金屬鎳被用作粘結(jié)劑，將金剛石顆粒粘結(jié)在一起。 ?

劃片刀的選擇一般來說要兼顧切割質(zhì)量、切割刀片壽命和生產(chǎn)成本。金剛石顆粒尺寸影響劃片刀的壽命和切割質(zhì)量。較大的金剛石顆粒度可以在相同的刀具轉(zhuǎn)速下，磨去更多的硅材料，因而刀具的壽命可以得到延長(zhǎng)。然而，它會(huì)降低切割質(zhì)量（尤其是正面崩角和金屬／ILD得分層）。所以，對(duì)金剛石顆粒大小的選擇要兼顧切割質(zhì)量和制造成本。 ?

金剛石顆粒的密度對(duì)切割質(zhì)量的控制也十分關(guān)鍵。對(duì)于相同的金剛石顆粒大小但具有不同密度的刀片，劃片刀每一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期移去的硅材料是相同的，但是，平均到每一個(gè)金剛石顆粒移去的硅材料的量是不同的。 ?

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高密度的金剛石顆?？梢匝娱L(zhǎng)劃片刀的壽命，同時(shí)也可以減少晶圓背面崩角。而低密度的金剛石顆?？梢詼p少正面崩角。硬的粘結(jié)材料可以更好地“固定”金剛石顆粒，因而可以提高劃片刀的壽命，而軟的粘結(jié)材料能夠加速金剛石顆粒的“自我鋒利”（Self Sharpening）效應(yīng)，令金剛石顆粒保持尖銳的棱角形狀，因而可以減小晶圓的正面崩角或分層，但代價(jià)是劃片刀壽命的縮短。刀鋒的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)晶圓的厚度，承載薄膜的厚度，最大允許的崩角的尺寸來進(jìn)行定義，刀鋒不能選得過長(zhǎng)，因?yàn)殚L(zhǎng)的刀鋒會(huì)在切割時(shí)引起刀片的擺動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致較大的崩角。 ?

? 對(duì)于低k晶圓而言，金屬層／ILD層的分層或剝離以及崩角相比生產(chǎn)成本更重要（在生產(chǎn)成本允許范圍內(nèi)）。基于實(shí)驗(yàn)，優(yōu)選2-4um的金剛石顆粒、較低的金剛石密度和較軟的粘結(jié)材料的劃片刀作為進(jìn)一步優(yōu)化劃片制程的基礎(chǔ)。圖6是不同類型的劃片刀切割質(zhì)量的比較。劃片刀A具有較大的金剛石顆粒，較硬的粘結(jié)材料，而劃片刀B具有較小的金剛石顆粒，較軟的粘結(jié)材料（表），很明顯，劃片刀B的切割質(zhì)量?jī)?yōu)于劃片刀A?！??

圖6?不同類型的劃片刀切割質(zhì)量的比較 ?

承載薄膜的選擇? 　　

承載薄膜（Mounting Tape）在開始劃片前粘貼在晶圓的背面，用來在完成劃片工藝后，將已相互分離的芯片仍然固定在薄膜上以便于自動(dòng)粘片機(jī)（Die Bonder）完成粘片工序。薄膜的粘度對(duì)劃片切割質(zhì)量來說是一個(gè)重要特性。實(shí)驗(yàn)證明，較高的薄膜與硅片的粘結(jié)力可以有效地減低晶圓背面的崩角。 ?

另一方面，在粘片工藝中，又希望薄膜與硅片之間的粘接力盡可能小，這樣粘片工藝才可以獲得一個(gè)穩(wěn)健的工藝窗口，以避免頂起針（Ejector Pin）設(shè)置過高或拾片時(shí)間（Pick Up Time）設(shè)置過長(zhǎng)造成潛在的芯片斷裂及生產(chǎn)效率降低的問題。為了兼顧劃片和粘片兩個(gè)工序，紫外光敏薄膜（UV Tape）被選用作為晶圓的承載薄膜。UV薄膜的一個(gè)顯著特點(diǎn)是它與硅片的粘接力在未經(jīng)紫外光照射前非常高，可達(dá)16000mN/25mm,而在經(jīng)過紫外光照射后粘結(jié)力顯著下降，可至600mN/25mm。UV照射前后粘結(jié)力變化了25倍。UV薄膜的這種性質(zhì)很好的兼容了劃片和粘片對(duì)質(zhì)量的控制。 ?

劃片模式的選擇 ?

劃片機(jī)一般提供兩種切割模式，單刀切割（Single Cut）和臺(tái)階式切割（Step Cut），它們之間的區(qū)別如圖7所示。實(shí)驗(yàn)證明，劃片刀的設(shè)計(jì)不可能同時(shí)滿足正面崩角、分層及背面崩角的質(zhì)量控制的要求。這個(gè)結(jié)論對(duì)于晶圓厚度大于7 mil的低k晶圓尤為適用。為了減小正面金屬層與ILD層的分層，薄劃片刀會(huì)被優(yōu)先采用，若晶圓較厚，則需選取刀鋒較長(zhǎng)的刀片。但須注意，具有較高刀鋒／刀寬比的劃片刀在切割時(shí)會(huì)產(chǎn)生擺動(dòng)，反而會(huì)造成較大的正面分層及背面崩角。 ?

圖7?單刀切割和臺(tái)階式切割之間的區(qū)別 ?

臺(tái)階式切割使用兩個(gè)劃片刀，第一劃片刀較厚，依程序切入晶圓內(nèi)某一深度，第二劃片刀較薄，它沿第一劃片刀切割的中心位置切透整個(gè)晶圓并深入承載薄膜的1/3厚度。臺(tái)階式切割的優(yōu)點(diǎn)在于：減小了劃片刀在切割過程中對(duì)晶圓施加的壓力；減少了必須使用較高的刀高／刀寬比的劃片刀所帶來的機(jī)械擺動(dòng)和嚴(yán)重的崩角問題；提供了選擇不同類型的劃片刀的可能性來分別優(yōu)化正面崩角／分層及背面崩角。 ?

劃片冷卻水的添加劑 ?

在劃片機(jī)冷卻水中添加某些化學(xué)添加劑，能夠有效地降DI 水在晶圓/劃片刀的表面張力，從而消除了晶圓切割產(chǎn)生的硅屑及金屬顆粒在晶圓表面和劃片刀表面的堆積， 清潔了芯片表面，并減少了芯片的背部崩角。這些硅屑和金屬碎屑的堆積是造成芯片焊線區(qū)（Bonding Pad）的污染和晶圓背部崩角的一個(gè)主要原因。因此，當(dāng)優(yōu)化劃片刀和劃片參數(shù)無法消除芯片背部崩角時(shí)，可以考慮劃片冷卻水的添加劑。 ?

劃片工藝參數(shù)的優(yōu)化 ?

在確定了劃片刀，承載薄膜及切割模式的設(shè)計(jì)與選擇之后，下一步就是通過對(duì)劃片工藝參數(shù)的優(yōu)化來進(jìn)一步減小，降低低k晶圓的劃片缺陷。根據(jù)先前實(shí)驗(yàn)結(jié)果和對(duì)劃片工藝參數(shù)的篩選，三個(gè)重要的工藝參數(shù)被選中進(jìn)行工藝優(yōu)化，包括劃片刀轉(zhuǎn)速、工作臺(tái)步進(jìn)速度和第一劃片刀切割深度。低k切割工藝優(yōu)化的難點(diǎn)之一是對(duì)于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)響應(yīng)的確定上。

曾經(jīng)考慮過不同的指標(biāo)，包括測(cè)量在垂直和平行于切割街區(qū)方向的金屬/IL剝離的大?。╝、b1、b2 見圖8）, 或測(cè)量剝離區(qū)域的長(zhǎng)度占固定街區(qū)長(zhǎng)度的百分比，但依照這些指標(biāo)測(cè)量出來的數(shù)據(jù)在進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析時(shí)發(fā)現(xiàn)即使對(duì)于同一組參數(shù)設(shè)定，也存在著較大的變異，因而不能用來進(jìn)行低k切割工藝的優(yōu)化。?? ?

圖8?低k切割工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)響應(yīng)指標(biāo)的確定 ?

最后，通過比較發(fā)現(xiàn)計(jì)算存在切割缺陷的區(qū)域的面積（S1-S2）與固定區(qū)域的面積(S3-S2)的比值(S1-S2/S3-S2)能夠較精確地反映不同的劃片參數(shù)下的切割質(zhì)量的差異。在圖8中，允許劃片產(chǎn)生缺陷的區(qū)域S是由W1、L 和W2、L所圍成的圖形，由于在劃片后，街區(qū)中劃片刀切過的部分由于承載薄膜的張力作用會(huì)產(chǎn)生變形，因此（w1+w0+w2）并不等于街區(qū)的寬度，所以W1、L 和W2、L 需要分別計(jì)算。而由b1、a 和b2、a所圍成的劃片缺陷區(qū)域（S1）不能夠直接通過線性尺寸計(jì)算求得，通過利用Photoshop軟件繪出降缺陷區(qū)域輪廓線，再利用像素填充、反顯等方法將缺陷圖形轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制黑白圖案，最后通過計(jì)算固定區(qū)域黑像素?cái)?shù)量，來求得（S1-S2）/(S3-S2)百分比，從而得到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的相應(yīng)數(shù)據(jù)，缺陷區(qū)域的圖形面積的確定方法如圖9所示。 ?

圖9?缺陷區(qū)域的圖形面積的確定方法 ?

劃片街區(qū)上測(cè)試圖案的改進(jìn) ?

雖然經(jīng)過工藝優(yōu)化，金屬層／ILD的分層與剝離被嚴(yán)格地控制在了銅密封環(huán)之外，然而分層／剝離現(xiàn)象并沒有完全被消除。而且這種分層／剝離對(duì)其他半導(dǎo)體封裝形式封裝（如Flip Chip）的可靠性的影響仍需要相關(guān)的可靠性數(shù)據(jù)來驗(yàn)證。因此有必要繼續(xù)研究徹底消除金屬／ILD分層／剝離的解決方案。 ?

首先，芯片設(shè)計(jì)／制造廠與封裝廠的合作是必需的。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，一些嚴(yán)重的金屬ILD分層／剝離總是發(fā)生在幾個(gè)包含特定的測(cè)試圖案的街區(qū)上。而在一些不包含測(cè)試圖案的街區(qū)，分層與剝離的缺陷幾乎為０。這里得出一個(gè)啟示，芯片廠可以對(duì)測(cè)試圖案進(jìn)行修改，使它可以抵抗在劃片工藝中出現(xiàn)的分層／剝離。?例如，通過在劃片街區(qū)的測(cè)試圖案中增加了虛擬“L”形圖案，嚴(yán)重的金屬／ILD層的分層與剝離幾乎被消除。 ?

另外，在有限的街區(qū)寬度內(nèi)（比如120um），如果能將測(cè)試圖案限制在70um之內(nèi)，并將其偏置于街區(qū)的一側(cè)，那么，在街區(qū)的另一側(cè)，就形成了一個(gè)寬為50um的“空白”區(qū)域。如果將這個(gè)50um寬的區(qū)域作為假想街區(qū)，則低k晶圓的劃片就演變?yōu)橐粋€(gè)窄街區(qū)（50um）非低k晶圓的劃片問題（圖10）。以目前劃片機(jī)和劃片工藝能力來說，這種切割方式是可行的。 ?

?圖10?目前劃片機(jī)和劃片工藝能力可行的切割方式 ?

另外， 對(duì)于芯片廠的工藝過程檢測(cè)而言，并不是所有的測(cè)試圖案都是必需的。測(cè)試圖案以模塊化（Mask Set）的形式存在。有時(shí)，某一種集成電路制造工藝的生產(chǎn)檢測(cè)需要來自幾個(gè)模塊中的某些測(cè)試圖案，光刻工程師在選取了所需測(cè)試圖案所在的模塊后，往往不會(huì)刪除掉無用的測(cè)試圖案。而這樣做的后果是增大了低k晶圓劃片工藝的復(fù)雜度，減小了劃片工藝窗口。它表明，要保證低k半導(dǎo)體產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)規(guī)模生產(chǎn)及其可靠性，要求業(yè)界將前工序和后工序作為一個(gè)整體來考慮、優(yōu)化，才會(huì)盡可能地避免“瓶頸”工序的出現(xiàn)。 ?

激光切割 　

業(yè)界目前也在試圖尋找低k晶圓機(jī)械式劃片的替代方法，激光切割就是其中的一種。嚴(yán)格地說，激光束不是“切割”低k層，而是依靠激光能量產(chǎn)生的高溫融化金屬層／ILD層。這樣的激光切割對(duì)金屬／ILD層產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力很小，因而不會(huì)產(chǎn)生金屬／ILD層分層或剝離的問題，因?yàn)闄C(jī)械式劃片機(jī)不再切割低k層。目前，激光劃片機(jī)已開始應(yīng)用在65納米及以下的低k晶圓的劃片制程中。然而，昂貴的設(shè)備成本仍然是制約激光劃片機(jī)普及的一個(gè)主要原因。 ? ?

總結(jié) ?

本文簡(jiǎn)述了劃片機(jī)的工作原理、劃片工藝的主要缺陷以及傳統(tǒng)的劃片質(zhì)量評(píng)估方法，在此基礎(chǔ)上，提出了一種新的評(píng)估方法——晶圓切割質(zhì)量評(píng)估矩陣，它能夠全面、客觀地分析和評(píng)核切割質(zhì)量。本章還定義了評(píng)核切割質(zhì)量的主要特性指標(biāo)，對(duì)影響低k晶圓切割質(zhì)量的主要因素展開討論和優(yōu)化設(shè)計(jì)，運(yùn)用了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法對(duì)低k晶圓劃片的工藝參數(shù)進(jìn)行了工藝優(yōu)化。同時(shí)，對(duì)與芯片廠進(jìn)行合作進(jìn)一步改進(jìn)低k晶圓的切割質(zhì)量進(jìn)行了嘗試和努力，提出了可行性方案。最后，對(duì)新型的非機(jī)械式劃片機(jī)-激光劃片機(jī)作了簡(jiǎn)要介紹。

審核編輯：劉清