晶圆刀片切割工艺详解

作者:admin  来源:中国科学院半导体研究所  发布时间:2024-02-04  访问量:1192

圆划片(切割)有很多种方法,其中,机械划片(刀片切割)是晶圆划片中最传统和常用的一种方法。


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什么是晶圆刀片切割?


刀片切割是指利用金刚石刀片对晶圆进行切割的工艺,这是一种纯粹的物理切割来分裂晶圆,一般厚度100um以上的晶圆适用于该划片方式。金刚石刀片在高速旋转时沿切割道移动,将晶圆完全切透,同时会使用水来冷却刀片和晶圆,减少热损伤以及带走切割产生的碎屑。


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刀片割工艺流程?


通常在切割前会在晶圆背部贴上UV膜或蓝膜,之后将贴有UV膜的晶圆放入划片机中,设置好程序开始划片,划片结束后拿出晶圆,进行解UV等工序。蓝膜成本较低,但是需要通过机械手段+温度辅助才能将芯片剥离;而UV膜粘性可以通过紫外线照射来改变。在划片完成后,晶圆被暴露在紫外光下,这使得膜的粘性降低,从而容易地剥离芯片。

金刚石刀片的分类?


刀片主要由金刚石颗粒,结合剂等组成。结合剂用于固定刀片中的金刚石颗粒。因此,刀片的性能主要由金刚石颗粒尺寸,金刚石颗粒浓度,结合剂的种类决定。

我们一般根据结合剂类型将刀片分为硬刀和软刀。软刀通常使用树脂作为结合剂,具有较好的柔韧性,一般用于切割硬脆材料,如石英、玻璃、陶瓷、硬质合金,LT,LN,AlN等。而硬刀通常采用金属结合剂或电镀结合剂,这使得硬刀具有较高的刚性和耐磨性,适合切割较硬的材质,如硅片,PCB板等。


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机械划片常见的工艺问题?


1. 崩边


正崩主要发生在晶圆的切割面(正面),背崩是指晶圆背面的崩边。不管正崩与背崩,在晶圆划片时都是不被允许的。崩边产生的原因有:
1,不恰当的切割参数导致崩边
2,刀片磨损严重,钝化的刀片边缘增加了切割过程中的不规则作用力,从而增加了崩边的可能性

3,刀片中的金刚石等磨料颗粒在切割过程中与晶圆表面材料发生撞击,导致崩边


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2.切割毛刺


毛刺在晶圆的切割边缘形成的微小的材料残留,毛刺不仅影响芯片的外观,而且对芯片的性能和后续加工步骤产生负面影响。

刀片切割参数对工艺的影响?


比较重要的参数有:主轴转速,进给速度,切割深度,冷却液流量等。

刀片切割机的产量怎样?


晶圆刀片切割机的进给速度一般在50mm/s以内,进给速度过大会导致切割质量的恶化,一般一块6寸晶圆的切割在40分钟左右。划片的产量远远低于激光划片。