晶圓經(jīng)過(guò)前道工席后芯片制備完成,還需要經(jīng)過(guò)切割使晶圓上的芯片分離下來(lái),后進(jìn)行封裝。不同厚度晶圓選擇的晶圓切割工藝也不同:
厚度100um以上的晶圓一般使用刀片切割;
厚度不到100um的晶圓一般使用激光切割,激光切割可以減少剝落和裂紋的問(wèn)題,但是在100um以上時(shí),生產(chǎn)效率將大大降低;
厚度不到30um的晶圓則使用等離子切割,等離子切割速度快,不會(huì)對(duì)晶圓表面造成損傷,從而提高良率,但是其工藝過(guò)程更為復(fù)雜。
晶圓切割時(shí),經(jīng)常遇到較窄跡道(street)寬度,要求將每一次切割放在跡道中心幾微米范圍內(nèi)的能力。這就要求使用具有高分度軸精度、高光學(xué)放大和對(duì)準(zhǔn)運(yùn)算的設(shè)備。當(dāng)用窄跡道切割晶圓時(shí),應(yīng)選擇盡可能薄的刀片??墒牵鼙〉牡镀?20um)是非常脆弱的,更容易過(guò)早破裂和磨損。結(jié)果,其壽命期望和工藝穩(wěn)定性都比較厚的刀片差。對(duì)于50~76um跡道的刀片推薦厚度應(yīng)該是20~30um。
頂面碎片,它發(fā)生晶圓的頂面,變成一個(gè)合格率問(wèn)題,當(dāng)切片接近芯片的有源區(qū)域時(shí),主要依靠刀片磨砂粒度、冷卻劑流量和進(jìn)給速度。
背面碎片發(fā)生在晶圓的底面,當(dāng)大的、不規(guī)則微小裂紋從切割的底面擴(kuò)散開(kāi)并匯合到一起的時(shí)候。當(dāng)這些微小裂紋足夠長(zhǎng)而引起不可接受的大顆粒從切口除掉的時(shí)候,BSC變成一個(gè)合格率問(wèn)題。如果背面碎片的尺寸在10um以下,忽略不計(jì)。另一方面,當(dāng)尺寸大于25um時(shí),可以看作是潛在的受損??墒牵?0um的平均大小可以接受,示晶圓的厚度而定。
以穩(wěn)定的扭矩運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)要求進(jìn)給率、心軸速度和冷卻劑流量的穩(wěn)定。冷卻劑在刀片上施加阻力,它造成扭力。新一代的切片系統(tǒng)通過(guò)控制冷卻劑流量來(lái)保持穩(wěn)定的流速和阻力,從而保持冷卻劑扭矩影響穩(wěn)定。當(dāng)切片機(jī)有穩(wěn)定的冷卻劑流量和所有其它參數(shù)都受控制時(shí),維持一個(gè)穩(wěn)定的扭矩。如果記錄,從穩(wěn)定扭矩的任何偏離都是由于不受控的因素。這些包括由于噴嘴堵塞的冷卻劑流量變化、噴嘴調(diào)整的變化、刀片對(duì)刀片的變化、刀片情況和操作員錯(cuò)誤。
通常來(lái)說(shuō),對(duì)于小芯片減薄劃片時(shí)使用UV膜,對(duì)于大芯片減薄劃片時(shí)使用藍(lán)膜,因?yàn)?,UV膜的粘性可以使用紫外線的照射時(shí)間和強(qiáng)度來(lái)控制,防止芯片在抓取的過(guò)程中漏抓或者抓崩。若芯片在減薄劃切實(shí)之后,直接上倒封裝標(biāo)簽生產(chǎn)線,那么好使用UV膜,因?yàn)榈狗庋b生產(chǎn)線的芯片一般比較小,而且設(shè)備的頂針在藍(lán)膜底部將芯片頂起。如果使用較大粘性剝離度的藍(lán)膜,可能使得頂針在頂起芯片的過(guò)程中將芯片頂碎。
藍(lán)膜由于受其溫度影響乃粘性度會(huì)發(fā)生變化,而且本身粘性度較高,因此,一般較大面積的芯片或者wafer減薄劃切后直接進(jìn)行后封裝工藝,而非直接進(jìn)行倒封裝工藝做Inlay時(shí),可以考慮使用藍(lán)膜。
外圓切割組然操作簡(jiǎn)單,但據(jù)片剛性差,切割全過(guò)程中鋸片易方向跑偏.造成被切割工們的平面度差;而內(nèi)圓切割只有進(jìn)行直線切割,沒(méi)法進(jìn)行斜面切割。線鋸切割技術(shù)具備割縫窄、率、切成片、可進(jìn)行曲線圖切別等優(yōu)點(diǎn)成為口前普遍選用的切割技術(shù)。
硅圓片切割應(yīng)用的目的是將產(chǎn)量和合格率大,同時(shí)資產(chǎn)擁有的成本小。可是,挑戰(zhàn)是增加的產(chǎn)量經(jīng)常減少合格率,反之亦然。晶圓基板進(jìn)給到切割刀片的速度決定產(chǎn)出。隨著進(jìn)給速度增加,切割品質(zhì)變得更加難以維持在可接受的工藝窗口內(nèi)。進(jìn)給速度也影響刀片壽命。在許多晶圓的切割期間經(jīng)常遇到的較窄跡道(street)寬度,要求將每一次切割放在跡道中心幾微米范圍內(nèi)的能力。這就要求使用具有高分度軸精度、高光學(xué)放大和對(duì)準(zhǔn)運(yùn)算的設(shè)備。
在芯片的分割期間,刀片碾碎基礎(chǔ)材料(晶圓),同時(shí)去掉所產(chǎn)生的碎片。材料的去掉沿著晶方(dice)的有源區(qū)域之間的切割線(跡道)發(fā)生的。冷卻劑(通常是去離子水)指到切割縫內(nèi),改善切割品質(zhì),和通過(guò)幫助去掉碎片而延長(zhǎng)刀片壽命。每條跡道(street)的寬度(切口)與刀片的厚度成比例。