晶圓切割,是半导体器件制造过程中,将裸晶(die)从半导体成品晶圆上分离出来的过程。晶圓切割进行于光刻工藝之後的,涉及劃線、斷裂、機械锯切或激光切割等等,切割方法通常都自動化以確保精度和準確性。切割后单个硅芯片可以被封装到芯片载体中,用于构建电子设备,例如计算机等。
切割過程中,晶圓通常安裝在切割胶带上,切割膠帶具有黏性背襯,可將晶圓固定在薄金框架上。根據切割應用的不同,切割膠帶具有不同的特性。 UV固化膠帶用於較小尺寸,非UV切割膠帶用於較大晶片尺寸。劃片鋸可以使用帶有鑽石顆粒的劃片刀片,以30,000 rpm的速度旋轉並用去離子水冷卻。一旦晶圓被切割,留在切割帶上的片就被稱為裸晶。每个都将被封装在合适的封装中或作为“裸芯片”直接放置在印刷电路板基板上。被切掉的區域稱為模具街道,通常約75 μm寬。一旦晶圓被切割,晶片將留在切割膠帶上,直到在電子組裝過程中被晶片處理設備(例如晶片鍵合機或晶片分類機)取出。
標準半導體製造採用“減薄後切割”方法,即先將晶圓減薄,然後再進行切割。晶圓在切割前會被稱為背面研磨(back side grinding)的工艺进行研磨。 ]]
矽晶片的切割也可以透過基於雷射的技術進行,即所謂的隱形切割過程。它是一個兩階段的過程,首先透過沿著預定的切割線掃描光束將缺陷區域引入晶圓中,然後擴展下面的載體膜以引發斷裂。
第一步使用波長1064 nm的脈衝YAG 激光,很好适应硅的电子能隙(1117 nm),因此可通过光学聚焦调整最大吸收。缺陷區域約10 µm寬度透過激光沿著預期的切割通道進行多次掃描刻劃,其中光束聚焦在晶圓的不同深度。單一雷射脈衝會導致類似於蠟燭火焰形狀的缺陷晶體區域。這種形狀是由雷射光束焦點中照射區域的快速熔化和凝固造成,其中只有一些 立方微米等級的小體積在奈秒內突然升至約1000 K的溫度,然後再次降至環境溫度。此外,隱形切割幾乎不會產生碎片,並且由於與晶圓鋸相比切口損失較小,因此可以改善晶圓表面的利用。在此步驟之後可以進行晶片研磨,以減少晶片厚度。
研削前切割
DBG (dice before grind)製程是一種無需切割即可分離晶片的方法。分離發生在晶圓減薄步驟期間。最初使用半切切割機將晶圓切割至低於最終目標厚度的深度。接下來,將晶圓減薄至目標厚度,同時安裝在特殊的黏合膜,然後安裝到拾取膠帶上以將晶片固定到位,直到準備好進行封裝步驟。 DBG 製程的優點在於更高的模具強度。或者,可以使用等離子切割,用DRIE等離子蝕刻取代切割機鋸。
DBG製程需要背磨膠帶具有以下屬性,1)黏附力強(防止磨削過程中研磨液和模具灰塵的滲透),2)吸收和/或緩解磨削過程中的壓縮應力和剪切应力,3)抑制因晶片之間的接觸而產生的裂紋,4)透過紫外線照射可以大大降低黏合強度。
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参考
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