问题

晶圆Die出现裂纹会导致芯片功能失效吗?

回答
晶圆上的Die(芯片)出现裂纹,绝大多数情况下,都会直接导致芯片功能失效,或者至少严重影响其性能和可靠性。这就像身体里的一根重要血管被撕裂了,血液(电流)无法顺畅流通,整个系统就垮了。

我们得从几个层面来理解为什么裂纹会这么“致命”:

1. 电流路径的破坏:

精密的布线: 芯片内部的电路是由极其微小的金属导线(比如铜、铝)构成的,它们按照预设的图样连接着数以亿计的晶体管。这些导线就像芯片的“神经网络”,负责传输电信号。
裂纹的阻断: 当Die上出现裂纹时,这些微细的金属导线很可能被切断。这就好比在一张精密的电路板上,用刀划开了一道口子,原本应该导通的线路就断开了。电流无法通过,也就无法形成有效的信号传递。
断路与短路: 裂纹的出现,不仅仅是简单的断开。有时,裂纹的边缘可能会非常锋利,或者在后续加工过程中,金属材料在裂纹处发生形变,导致相邻的导线之间发生接触,形成“短路”。无论是断路还是短路,都会让芯片的预期工作状态被彻底打破。

2. 信号完整性的丧失:

信号的“形变”: 即使裂纹没有完全切断导线,但其存在也会改变信号在导线中的传播特性。信号在穿越裂纹区域时,会发生反射、衰减、变形,甚至引入额外的噪声。
高速信号的“噩梦”: 现代芯片运行速度极快,纳秒级甚至皮秒级的信号变化是常态。微小的裂纹就如同一个巨大的“干扰源”,会让本该清晰、快速传输的电信号变得模糊不清,无法被后续的电路正确识别,导致计算错误或者功能紊乱。
时序问题: 芯片的正常工作高度依赖于各个部分信号到达的精确时间。裂纹会引入延迟,打乱这些精密的“时间表”,导致“时序违例”,使得芯片无法在规定的时间内完成操作,从而失效。

3. 绝缘层的破坏与漏电:

层层隔离: 芯片内部的导线之间以及导线与衬底之间,都有绝缘层(比如二氧化硅)来确保电流只在预设的路径上流动,避免“串扰”或“漏电”。
绝缘被“刺破”: 裂纹的出现,特别是如果裂纹延伸到不同导电层之间,或者穿透了绝缘层,就会导致电流从原本不应该通的地方“泄漏”。
漏电的后果: 这种漏电会消耗不必要的电能,降低芯片的效率。更严重的是,漏电会改变电路的电压和电流状态,干扰正常信号的判断,甚至可能引起连锁反应,损坏更多的电路。

4. 机械应力与物理损坏的“恶性循环”:

制造过程的“压力”: 晶圆制造过程本身就涉及高温、高压、化学腐蚀等多种极端条件,同时还有不同材料层的热膨胀系数差异,这些都会在Die上产生微小的机械应力。
裂纹的“种子”: 原本可能只是一个肉眼不可见的“伤痕”或应力集中点,在反复的应力作用下,就有可能发展成真正的裂纹。
裂纹的“扩散”: 一旦出现裂纹,它就成为了Die上一个新的应力集中点。在后续的封装、测试、使用过程中,即使是轻微的物理冲击、温度变化,都可能沿着现有的裂纹继续扩展,导致更严重的物理损坏。这种“恶性循环”会迅速将一个潜在的微小缺陷变成一个无法挽回的失效。

5. 封装和测试的“放大镜”:

封装的压力: 芯片从晶圆切割下来后,会被封装起来,用导线连接到外部引脚。封装过程中的粘接、塑封等操作,都会给Die带来额外的机械压力和热应力。
裂纹在测试中显现: 即使在封装前,裂纹可能还不至于引起功能完全失效,但在封装后的高强度测试(如高温高压测试、应力测试)中,裂纹处的缺陷就会被放大,导致芯片在测试中暴露问题而“夭折”。

总结来说,晶圆Die上的裂纹,无论大小、深浅,都代表着芯片内部精密的物理结构遭到了破坏。 这种破坏直接影响了电流的传导、信号的质量以及电路的完整性。在现代高性能、高集成度的芯片设计中,任何一点微小的物理缺陷都可能成为“压死骆驼的最后一根稻草”,导致芯片无法正常工作,表现为功能失效、性能下降,甚至完全报废。

从某种程度上说,制造过程中出现的裂纹,就是芯片“先天性”的重大疾病,很难在后续环节中“治愈”。

网友意见

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先把问题讲清楚,确定是已经自动点测后的晶圆上未切割的dice 或die 也叫 chip 有裂纹?还是未点测的?差别很大。

注意:实务上未点测晶圆状态包括六到十二吋,即使是“老式”六吋,一般人工肉眼或倍数不足的显微镜是看不到裂纹也看不清楚的。

晶圆经封測厂切割成为晶片 chip 或叫晶粒 dice or die, 再制成“包裝后芯片 packaged IC ”,因为属于高精度产品,如果有任何裂纹,不经过测试final testing 是无法判断功能失效与否,切勿道听途说!

总的來說,在有限的信息之下,假設晶圆真有裂纹,务必回到原测试线,依规范重新终测确认;一般来说连报废晶圆,晶片,晶粒都必须在原厂销毁。

切勿受骗

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一般情况下是很严重的失效了。

而且看上去你这个die应该不小

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