【源起】 产品出现早期失效，或安装后上电不正常，或运行几个月就失效。从时间角度看，属于早期失效。通过分析，是芯片失效，在边沿出现了裂纹，扩展到有源区造成功能失效。为什么会遗留到市场，并且还出现不同型号的失效，不好根治。加应力筛选效果也不明显。

 

（裂纹示意图）

 

【简要分析】

BGA封装的前段工艺简图：

晶圆加工后有磨片、晶圆安装、切割、银浆固化、引线焊接等环节都可能造成芯片裂，从工序看，到最后封装还有两道工序检测，以及到最后还有测试，怎么没有把问题检测出来呢？在案例中，主要关注“晶圆切割”(Wafer Saw)工艺带来的问题以及遗留到后端的分析。

（网上示意图）

晶圆主要是Si，脆性材料，与切刀相碰，如果裂纹过长，就可能延伸进芯片有源区，造成失效。下面对案例总结简要说说。

 

DIE   SAW 失效案例对比分析总结

当半导体工艺缩小后，介质层用 low k，承受强度降低，一些新性能的芯片厂家接连出现问题，对处理的一些案例进行总结分析：

1、失效形貌基本相似，裂纹的严重程度不同。

2、失效根因不同，但最终影响相似。

3、失效阶段：器件不一定在生产表现出来，在市场失效属于早期失效。

4、对失效批次的样品进行可靠性实验，激发应力：对于DIE SAW裂纹，带湿度的应力比纯温度变化应力更有效；在分层较严重时，温循有一定激发效果。 

5、裂的原因：DIE SAW 工序后芯片边沿存在裂纹。裂纹大小与设计、工艺、设备的差异相关，如果先前芯片边沿结构设计考虑不周，工艺过程管理的一致性不好，“裂纹”长度超过一定范围，就会在后续加工应力及工作应力作用下扩展，最终造成失效。   

6、健壮设计与验证：用 low K材料后边沿/转角的结构设计，工艺设计完备性要考虑，用合适 的DOE验证方案明确要监控的工艺过程参数。

 

DIE  SAW 相关设计主要要素：

1、切割道宽度设计，基于具体工艺和技术要明确风险。

2、芯片边角设计：芯片边角要有个三角避空位置。           

 

DIE  SAW 工艺设计主要要素：

1、不同工艺节点切割刀的选取；

2、激光切口形状的确认，涂覆液的选型，激光灼伤的判定标准等；

3、对于激光切割的关键参数要开展DOE实验验证确定并明确相关要求；

4、对于双刀分步切割工艺，第二刀的要求也要细化。

5、对切口宽度要实时监控和SPC管控(CpK>1.67)，保证相应裕量。

6、切割后wafer要进行表面杂质清洗工序并有明确要求。

更详细的要结合厂家的材料、工艺及设备进行分析、实验验证，最终实现裂纹要满足要求。

 

检测与实验：

1、边缘裂纹的检测不能通过电性能测试，也没有自动化。不知现在是否可以借助光学检测+AI 来实现，避免人眼的疲劳，同时提高效率。

2、边沿与保护环距离标准差异，如5um，还是6um，是否能够达成一致？换一个角度看，整个生产过程（包括不同批次，换刀等环节）保证工艺和结果一致性更重要。

简要写下这些，具体到原理分析和设计，涉及不同结构，比较复杂，后续持续跟进。

来源：青松可靠

关键词： 芯片失效