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LS-DYNA 模擬晶片製備製程的熱機械失效行為

隨著半導體製程持續朝向更薄、更小尺寸的晶片發展,晶片製備階段所面臨的可靠度挑戰也日益嚴峻。無論是晶圓背面研磨或雷射切割,這些製程都涉及材料的高速去除與劇烈的溫度變化,容易造成應力集中,進而導致微裂紋、翹曲甚至崩裂等熱機械失效問題。然而,由於製程牽涉極端的非線性材料行為與快速動態反應,傳統模擬方法往往難以準確捕捉其失效機制,使得工程團隊只能仰賴大量的實驗設計(DOE)進行反覆試錯來驗證製程參數,不僅耗時且成本高昂。

晶片製備熱機械模擬解決方案

為突破傳統實驗設計的限制,並掌握晶片製備過程中的熱機械失效機制,LS-DYNA 提供高擬真度的數值模擬方案。透過顯式求解器(Explicit Solver)與熱-力耦合分析能力,可有效處理材料移除過程中的高速動態、大變形及非線性行為,並模擬晶圓背面研磨與雷射切割等複雜製程現象。藉由模擬結果,工程團隊可提前掌握應力分布、變形行為與潛在失效位置,進一步優化製程參數並降低實體試錯成本。

  • 精準捕捉極端非線性製程行為

透過顯式求解技術,有效模擬晶圓背面研磨與雷射切割過程中的高速材料移除、大變形與複雜接觸行為,還原實際製程中的動態反應。

  • 熱-力耦合分析掌握失效風險

同步考量加工過程中的機械載荷與瞬態熱效應,分析熱機械交互作用造成的應力集中,協助工程師預測微裂紋、翹曲與崩裂等潛在問題。

  • 模擬晶片製備關鍵製程行為

針對晶圓背面研磨與雷射切割製程,協助分析材料移除機制、溫度變化與結構響應,提供製程參數優化的重要依據。

  • 降低實驗試錯成本,加速製程最佳化

透過數位模擬取代部分傳統 DOE 驗證流程,工程團隊可快速評估不同製程條件,提高研發效率並提升晶片製造可靠度。

晶片製備階段的熱機械失效問題,往往牽涉高速動態、大變形與熱-力耦合等複雜物理現象,傳統實驗試錯方式難以全面掌握其中的風險與機制。透過數值模擬提前預測應力分布、變形行為與潛在失效位置,不僅能有效降低試錯成本與開發週期,更能為製程參數優化提供具體且可靠的依據,進而提升晶片製造的整體良率與可靠度,為半導體產業在輕薄化與高密度發展趨勢下,提供更穩健的製程保障。

資料參考:ANSYS 簡報內容

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