4점굽힘시험에 의한 실리콘 다이의 두께에 따른 파단강도 평가
Evaluation of Flexural Strength of Silicon Die with Thickness by 4 Point Bending Test
0
조회
0
다운로드
3
인용
0
참고문헌
키워드
초록
전자기기의 고집적화를 위해 실리콘 웨이퍼의 두께가 점점 얇아지고 있으며, 이로 인해 제조공정 중 균열이나파손이 발생할 가능성이 높아지고 있다. 본 연구에서는 300 μm~100 μm 두께의 반도체용 단결정 실리콘 웨이퍼의 파단강도 및 파괴특성을 평가하였다. 기계적 연마를 통해 두께(300, 200, 180, 160, 150, 100 μm)가 다른 실리콘 웨이퍼를 준비하였다. 하나의 웨이퍼에서 40개의 실리콘 다이(크기: 62.5 mm×4 mm)를 얻어 4점 굽힘시험을 통해 평균 강도값을 구하였다. 강도분포의 통계적 해석을 위해 와이블 선도를 이용하여 형상인자(와이블 계수)와 크기인자(확률적 파괴강도)를얻었다. 취성 실리콘 다이의 시편 크기(두께)효과와 파단 확률이 고려된 통계적 파단강도 값을 실리콘 다이 두께의 함수로 얻었다. 관찰된 파괴양상을 측정된 파단강도와 관련하여 고찰하였다.
Abstract
In this study, flexural strength and fracture behavior of silicon die from single crystalline silicon wafer were investigated as a function of thickness. Silicon wafers with various thickness of 300, 200, 180, 160, 150, and 100 μm were prepared by mechanical grinding and polishing of as-saw wafers. Flexural strength of 40 silicon dies (size: 62.5 mm ×4 mm) from each wafer was measured by four point bending test, respectively. For statistical analysis of flexural strength,shape factor(i.e., Weibull modulus) and scale factor were determined from Weibull plot. Flexural strength reflecting both statistical fracture probability and size (thickness) effect of brittle silicon die was obtained as a linear function of die thickness. Fracture appearance was discussed in relation with measured fracture strength.
참고문헌 (15)
- J. D. Wu, "Fracture strength characterization and failure analysis of silicon dies", Microelectronics Reliab, 43(2), pp.269~277 (2003)
- H. H. Jiun, "Effect of wafer thinning methods towards fracture strength and topography of silicon die", Microelectronics Reliab, 46(5), pp.836~645 (2006)
- Z. Chen, "The strength of the silicon die in flip-chip assemblies", Journal of Electronic Packaging, 통권 : 125, pp.115~119 (2003)
- C. Landesberger, "New dicing and thinning concept improves mechanical reliability of ultra thin silicon", IEEE Proc. Int. Symp. on Advanced Packaging Materials, pp.92~97 (2001), Braselton, Georgia
- J. N. Calata, "Threedimensional packaging for power semiconductor devices and modules", IEEE Transactions on Advanced Packaging, 28(3), pp.404~412 (2005)
- P. A. Wang, "Industrial challenges for thin wafer manufacturing", IEEE Proceedings of the Fourth World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, pp.1179~1182 (2006)
- N. M. Lellan, "Effect of wafer thinning condition on the roughness, morphology and fracture strength of silicon die", Packag, 126(1), pp.110~114 (2004), ASME J Electron
- G. Omar, "Correlation of silicon wafer strength to the surface morphology", IEEE, Semiconductor Electronics Proceedings ICSE International Conference, pp.147~151 (2000)
- M. Y. Tsai, "Evaluation of test methods for silicon die strength", Microelectronics Reliab, 48(4), pp.933~941 (2008)
- P. H. DeHoff, "An evaluation of the four-point flexural test for metal-ceramic bond strength", J. Dent. Res, 61(9), pp.1066~ (1982)
- J. Paul, "Statistical fracture modelling of silicon with varying thickness", Acta Materiallia, 54(15), pp.3991~4000 (2006)
- ASTM C 1161-02C, "Standard Test Method for Flexural Strength of Advanced Ceramic at Ambient Temperature", ~ (1990)
- 우태기, "그라인딩 공정과 선택적 습식 식각 공정을 이용한 단결정 실리콘 표면의 반사율에 관한 연구", 마이크로전자 및 패키징학회지, 16(3), pp.61~65 (2009), 한국마이크로전자및패키징학회
- 최미경, "3D integration을 위한 초박막 Si 웨이퍼 thinning 공정이 웨이퍼 표면에 미치는 영향", 마이크로전자 및 패키징학회지, 15(2), pp.63~67 (2008), 한국마이크로전자및패키징학회
- Y. Desmond, "Mechanical characterization in failure strength of silicon dice", IEEE Inter. Society Conference on Thermal Phenomena, pp.203~210 (2004)