晶圆划片工艺分析
碳化硅晶圆划片技术
碳化硅晶圆划片技术碳化硅是宽禁带半导体器件制造的核心材料，SiC器件具有高频、大功率、耐高温、耐辐射、抗干扰、体积小、重量轻等诸多优势，是目前硅和砷化镓等半导体材料所无法比拟的，应用前景十分广阔，是核心器件发展需要的关键材料。
1、碳化硅材料特性碳化硅是ⅠⅤ-ⅠⅤ族二元化合物半导体，具有很强的离子共价键，结合能量稳定，具有优越的力学、化学性能。
材料带隙即禁带能量决定了器件很多性能，包括光谱响应、抗辐射、工作温度、击穿电压等，碳化硅禁带宽度大。
如最常用的4H-SiC禁带能量是 3.23eV，因此，具有良好的紫外光谱响应特性，被用于制作紫外光电二极管。
SiC临界击穿电场比常用半导体硅和砷化镓大很多，其制作的器件具有很好的耐高压特性。
另外，击穿电场和热导率决定器件的最大功率传输能力，SiC热导率高达5W/(cm·K)，比许多金属还要高，因此非常适合做高温、大功率器件和电路。
碳化硅热稳定性很好，可以工作在300～600℃。
碳化硅硬度高，耐磨性好，常用来研磨或切割其它材料，这就意味着碳化硅衬底的划切非常棘手。
目前，用于制作电子器件的碳化硅晶圆主要有2种，N型导电晶圆厚度150～350μm，电阻率0.010～0.028Ω·cm2，主要应用于发光二极管、电力电子行业的功率器件。
高纯半绝缘晶圆厚度50～100μm，电阻率1×108Ω·cm2，主要用于微波射频、氮化镓晶体管等领域。
针对半导体行业应用的SiC晶圆划切，研究几种加工方法的特点及应用。
2、碳化硅晶圆划片方法1）砂轮划片砂轮划片机是通过空气静压电主轴驱动刀片高速旋转，实现对材料的强力磨削。
所用的刀片刃口镀有金刚砂颗粒，金刚砂的莫氏硬度为10级，仅仅比硬度9.5级的SiC略高一点，反复地低速磨削不仅费时，而且费力，同时也会造成刀具频繁磨损。
如：100mm（4英寸）SiC晶圆划切每片需要6～8h，且易造成崩边缺陷。
因此，这种传统的低效加工方式已经逐渐被激光划片取代。
多芯片晶圆划片
多芯片晶圆划片随着集成电路技术的不断进步，晶圆划片这项技术也得到了快速发展。
多芯片晶圆划片作为其中的一种划片方式，已经成为了当前半导体工业中的重要制造技术之一。
多芯片晶圆划片是指将一个晶圆上的多个芯片分离出来，以单个芯片的形式进行贴片生产的一种技术。
相对于单一芯片晶圆划片，多芯片晶圆划片的优点在于可以在同一晶圆上生产多种不同的芯片，降低了制造成本，提高了生产效率。
此外，其还可以减少不必要的硅片浪费和化学废液，对环境造成的影响更小。
多芯片晶圆划片的实现需要借助于先进的微电子制造技术。
在晶圆制造过程中，通常需要对晶圆进行薄化处理和抛光处理，以满足后续划片工序的需要。
此外，多芯片晶圆划片还需要使用先进的离线锯切技术，以保证划片后的芯片尺寸、形状和表面平整度等要求。
在实际应用中，多芯片晶圆划片的主要应用领域为物联网、智能终端、通信设备、汽车电子、医疗电子等。
在这些领域中，由于产品体积小、功耗低、生产周期短等特点，对于芯片生产的需求往往十分迫切，而多芯片晶圆划片则能够有效地满足这些需求。
尽管多芯片晶圆划片技术具有广泛的应用前景和较高的市场需求，但其在实际生产过程中仍存在一定的挑战和困难。
例如，在锯切过程中容易出现晶圆表面开裂、封装孔钻位偏差、芯片间平行度不一致等问题，这些问题都需要通过进一步的技术改进和工艺优化来解决。
综上所述，多芯片晶圆划片技术在半导体工业中的应用前景十分广阔，尤其是在物联网、智能终端等领域的发展中具有至关重要的意义。
虽然在实际生产过程中面临着一些技术难题，但通过不断的创新和改进，相信多芯片晶圆划片技术会在未来发挥越来越重要的作用。
晶圆研磨划片流程说明
晶圆研磨划片流程说明晶圆研磨划片是半导体工业中重要的加工步骤之一，其质量对后续工艺步骤的影响极大。
下面将对同学们晶圆研磨划片的流程进行详细介绍。
一、晶圆研磨模式选择晶圆研磨模式有两种：手动研磨和半自动研磨。
手动研磨适用于小批量加工，而半自动研磨则适用于大批量加工。
根据需要选择不同的研磨模式。
二、晶圆研磨准备工作工人要做好个人防护措施，戴好护目镜、口罩、胶鞋等。
按照工艺流程，选择研磨片、液体研磨剂、研磨机等。
注意研磨片的规格与晶圆相匹配，液体研磨剂的浓度适当，研磨机的转速合适。
三、晶圆研磨划片操作步骤1、研磨前清洗：将晶圆放入清洁盘中，用纯水清洗20~30秒，去除表面的杂质。
2、研磨片涂覆：将液体研磨剂倒入研磨盘中，涂覆研磨片表面，防止晶圆在研磨过程中受到损伤。
3、晶圆放置：将晶圆放到涂有液体研磨剂的研磨片上。
4、研磨：按照研磨机的要求，启动研磨机进行研磨。
研磨的过程中粒度逐渐减小，对晶圆的要求也越来越高。
5、反面研磨：研磨一侧时，需要翻转晶圆进行反面研磨，防止研磨出现不均匀。
6、精磨：对研磨后的晶圆进行精磨，磨削表面，提高表面光洁度。
7、划片：将晶圆用切割机进行切割，得到所需的芯片。
四、晶圆研磨划片质量控制晶圆研磨划片过程中，需要严格控制质量。
研磨后的晶圆表面应该平整光滑，不应有划痕、凹陷和其他缺陷。
芯片的尺寸、设计、位置等参数也需要认真测量和检查。
总之，晶圆研磨划片是制备半导体芯片不可或缺的一步，需要进行科学合理的操作和严格的质量控制。
希望同学们在掌握流程的基础上，不断提高技能水平，为半导体工业的发展做出贡献。
晶圆划片工艺分析
晶圆划片工艺分析∙晶圆划片工艺分析∙来源：中国IC技术交易网晶圆划片工艺已经不再只是把一个硅晶圆划片成单独的芯片这样简单的操作。
随着更多的封装工艺在晶圆级完成,并且要进行必要的微型化,针对不同任务的要求,在分割工艺中需要对不同的操作参数进行调整。
例如,分割QFN封装需要具有可以切割柔性和脆性材料组成的复合基板的能力。
MEMS封装则常常具有微小和精细的结构&mdashmdash;梁、桥、铰链、转轴、膜和其他敏感形态&mdashmdash;这些都需要特别的操作技术和注意事项。
在切割硅晶圆厚度低于100?,或者像GaAs这样的脆性材料时,又增添了额外的挑战&mdashmdash;例如碎片、断裂和残渣的产生。
像晶圆划线和切割,这两种将晶圆分割成单独芯片工艺中最常见的技术,通常是分别采用金刚石锯和金刚石划线工具完成的。
2 激光技术的更新使激光划线和激光划片成为一种可行的选择,特别在蓝光LED封装和GaAs基板应用中。
图1.采用标准UV胶带的分割工艺流程图。
无论选择哪种分割工艺,所有的方法都需要首先将晶圆保护起来,之后进行切割,以保证进入芯片粘结工序之前的转运和存储过程芯片的完整性。
其他的可能方法包括基于胶带的系统、基于筛网的系统以及采用其他粘结剂的无胶带系统。
工艺标准的切割工艺中首先是将减薄的晶圆放置好,使其元件面朝下,放在固定于钢圈的释放胶带上。
这样的结构在切割过程中可以保证晶圆,并且将芯片和封装继续保持在对齐的位置,方便向后续工艺的转运。
工艺的局限来自于减薄晶圆的应用,在存储之后很难从胶带上取下晶圆,采用激光的话容易切到胶带,同时在切割过程中冷却水的冲击也会对芯片造成损伤。
基于胶带的分割图2.可处理200或300 mm晶圆的UV固化单元可以放置在桌子上,采用365 nm波长的激光每个小时可以处理50片晶圆。
采用基于胶带的系统时,需要重点考虑置放系统,以及所采用的条带类型是不是适合要切割的材料。
新一代晶圆划片技木
1 传统划片技术所面临的难题随着向轻薄短小的发展趋势，IC的封装也起了很大的变化．如记忆体IC，已由早期的单一chip变成多层chip堆栈的封装，一颗IC里叠了7、8层芯粒（chip），韩国三星半导体今年稍早更公开展示了其超薄晶圆的封装技术已达16层的堆栈，而封装后的尺寸还要比原来同容量的IC更小。
因此芯片的厚度也由650μm一路减薄至120、100、75、50、25、20 μm。
当厚度降到100 μm以卜，传统的划片技术已经山现问题，产能节节下降，破片率大幅攀升。
芯片在此阶断价值不斐，几个百分点的破片率可能吃掉工厂辛苦创造的利润。
另外，晶圆的制造技术中，为了提升效能，采用了low-k材料，在其结构中有多层的金属和一些易碎的材料。
当传统钻石刀片遇到这些延展性高的金属层，钻石颗粒极易被金属削包住而失去部份切削能力，在此情况下进刀，极易造成破片或断刀。
其实，除了先进的IC之外，在传统二极管（Diode）的晶圆划片，钻石刀同样有许多无法满足业界需求的地方：比如Gpp晶圆的划片，机械方式的磨削造成玻璃批覆层严重破损而导致绝缘不良和严重漏电，为了克服这一问题，业界只好自求多福发展出各种复杂的工艺去弥补这项缺陷。
将玻璃层只长在切割道（Cutting Street）两旁。
对方形晶粒而言，这个方式已被业界延用多年。
但对六角型晶粒（Hexagonal Dice）而言，还存在问题，即六角型每边的三角型被浪费。
在每一分一毫都需计较的二极体行业，3 0％～40％主原料（芯片）的损失是极可怕的。
通过新的技术，这些长期以来的失血，是完全可以被止住。
在以蓝宝石为基板的高亮度LED晶圆的划片．亦存在严重的划片问题。
传统的蓝宝石晶圆的划片_丰要有2种方式：用钻石笔或钻石刀片。
在蓝宝石晶圆上先划很浅的线，再裂片。
由于蓝宝石材质本身相当硬，无论选哪种方式，工具的损耗都非常严重；裂片后，整体良品率也不高。
这些长期困扰LED、业界的问题，现在随着紫外激光划片系统的运用，已大为改善。
晶圆划片线的深度
晶圆划片线的深度
晶圆划片线的深度一般为0.15-1.5um。
晶圆划片线的过程是：在晶片的切割街区划出宽2-5um，深0.15-1.5um的切线，再从划过线的晶片背面，用圆柱状的碎片工具边压边搓的分裂方法，将晶片分裂成单个芯片。
晶圆划片线的主要工具是刀片，刀片的厚度会影响划片线的宽度，一般选择最小切割线在25~30微米之间的刀片。
晶圆划片由机器控制，但力度不容易掌控，太薄的晶圆在切割时容易破碎，一般选择100微米以上的晶圆进行切割。
晶圆划片机的发展趋势和方向如下：
高精度、高效率。
为了满足不断增长的市场需求和提高生产效率，晶圆划片机需要不断提高切割精度和加工效率。
智能化。
随着人工智能技术的不断发展，晶圆划片机需要加强与智能制造技术的结合，实现自动化、智能化的生产流程和管理系统。
环保、节能。
随着全球环境问题日益严重，研发更加
环保、节能的晶圆划片机将是重要的发展方向。
砷化镓 晶圆划片
砷化镓晶圆划片
砷化镓晶圆划片是将砷化镓晶圆切割成单个芯片的过程。
这个过程对于半导体制造至关重要，因为它决定了芯片的尺寸、形状和最终性能。
在砷化镓晶圆划片过程中，通常使用一种称为"锯切"或"划线"的技术。
该技术使用高速旋转的金刚石锯片或激光束，在晶圆表面划出一系列平行线，将晶圆分割成多个芯片。
这个过程需要高度的准确性和精度，以确保每个芯片的尺寸和形状都符合设计要求。
为了实现高精度的划片，需要使用先进的设备和技术。
这些设备包括高性能的锯床、激光划片机和自动化的晶圆处理系统。
此外，还需要使用先进的控制系统和传感器，以确保划片过程的准确性和一致性。
在划片过程中，还需要考虑到晶圆的材料特性和结构。
砷化镓晶圆相对较脆，容易出现裂纹和破损，因此需要采用适当的工艺和参数来减少这些问题的发生。
总之，砷化镓晶圆划片是半导体制造过程中至关重要的一步，它需要高度的准确性、精度和专业知识。
随着技术的不断发展，划片技术也在不断改进和创新，以满足不断增长的半导体市场需求。
紫外激光晶圆划片及其优点介绍
力夹在了那本书里，还给了袁慕野。木子不再是那个什么不懂的小女孩了，她知
时间变长,因为必须对每一个裸片进行单独的对 准操作以保证自动测试的正确进行。有时会因为 裸片没有对准而对成品率发生影响。激光划片工 艺允许晶圆在薄膜片上进行测试,这就大大地缩 短了测试时间,使所有的裸片都能通过自动测试 工序。
在所有窄带紫外光源中准分子激光器所提 供的功率最大、波长最短(351,308,248,193,以 及 157nm)。准分子激光的光子成本低于 DPSS 激
光,但是,其系统的复杂度较高且存在维护难和 其他问题,因此并不是晶圆切割工艺的理想选 择。准分子激光的优势在于微机械加工、大面积 图案转移和大量平行区域的分步重复工艺。而紫 外 DPSS 激光则更适于晶圆划片应用。借助于准 分子激光(193nm),JPSA能在一个小时内处理3片 晶圆,每片成本为 8 美元,系统正常运行时间为 97%。这是准分子激光系统所能达到的非常好的 性能状态。而一个优化的紫外 DPSS 激光(266nm) 系统每小时能处理 7 到 10 片晶圆,每片成本低于 1.50 美元,正常运行时间﹥99.9%。这两种工艺已 经在多台设备上,每周 7 天/每天 24 小时地连续
力集中,但这种应力很容易消除。
激光工艺的优点
在划片-裂片工艺中,PCM 图形必须设计有直 通式划片槽。金刚石划片工艺不能通过 PCM 图形 进行连续划片。因而 PCM 图形必须设计有划片槽。 这就带来了 PCM 图形测试的问题。但是,对于激 光划片工艺,PCM 图形设计已不再是一个问题了。 PCM 图形可以设计成有助于当前正在完成的测试 项目,而不是有助于裂片方法的要求。即使没有 划片槽,激光划片工艺也不会中断。
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•晶圆划片工艺分析
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晶圆划片工艺已经不再只是把一个硅晶圆划片成单独的芯片这样简单的操作。
随着更多的封装工艺在晶圆级完成,并且要进行必要的微型化,针对不同任务的要求,在分割工艺中需要对不同的操作参数进行调整。
例如,分割QFN封装需要具有可以切割柔性和脆性材料组成的复合基板的能力。
MEMS封装则常常具有微小和精细的结构&mdashmdash;梁、桥、铰链、转轴、膜和其他敏感形态&mdashmdash;这些都需要特别的操作技术和注意事项。
在切割硅晶圆厚度低于100?,或者像GaAs这样的脆性材料时,又增添了额外的挑战&mdashmdash;例如碎片、断裂和残渣的产生。
像晶圆划线和切割,这两种将晶圆分割成单独芯片工艺中最常见的技术,通常是分别采用金刚石锯和金刚石划线工具完成的。
2 激光技术的更新使激光划线和激光划片成为一种可行的选择,特别在蓝光LED封装和GaAs基板应用中。
图1.采用标准UV胶带的分割工艺流程图。
无论选择哪种分割工艺,所有的方法都需要首先将晶圆保护起来,之后进行切割,以保证进入芯片粘结工序之前的转运和存储过程芯片的完整性。
其他的可能方法包括基于胶带的系统、基于筛网
的系统以及采用其他粘结剂的无胶带系统。
工艺标准的切割工艺中首先是将减薄的晶圆放置好,使其元件面朝下,放在固定于钢圈的释放胶带上。
这样的结构在切割过程中可以保证晶圆,并且将芯片和封装继续保持在对齐的位置,方便向后续工艺的转运。
工艺的局限来自于减薄晶圆的应用,在存储之后很难从胶带上取下晶圆,采用激光的话容易切到胶带,同时在切割过程中冷却水的冲击也会对芯片造成损伤。
基于胶带的分割
图2.可处理200或300 mm晶圆的UV固化单元可以放置在桌子上,采用365 nm波长的激光每个小时可以处理50片晶
圆。
采用基于胶带的系统时,需要重点考虑置放系统,以及所采用的条带类型是不是适合要切割的材料。
对于框架置放系统来说有多种选择。
SEC(Semiconductor Equipment Corporation)公司拥有晶圆/薄膜框架条带的两个模型,在受控的温度和气压参数下使用条带。
ADT(Advanced Dicing Technologies)公司966型晶圆置放机是一款高产率自动置放系统,可采用蓝膜和UV条带,放置操作均匀,并具有条带张力,可以消除空气气泡。
该置放系统具有用于切割残留薄膜的环形切割刀,以及可编程的温度调整装置。
Disco公司为封装和晶圆分割设计了不同的工具,包括切割锯、切割刀和切割引擎。
条带选择所有的七个条带都由三部分组成&mdashmdash;塑料基膜,其上覆有对压力敏
感的粘膜以及一层释放膜。
在大部分应用中使用的条带分为两类：蓝膜(价格最低)和UV。
蓝膜是用于标准硅晶圆的切割,有时在切割像GaAs这样更脆弱的基板时,也用于连接昂贵的UV 条带。
这类基板放置在一片双面UV条带上并切割到指定的尺寸,之后将其放置到带有蓝膜的金属框架上。
图3.无顶针UV条带的操作流程。
(图片来源：
Adwill/Lintec) 选择了合适的条带之后,需要考虑固定钉、粘结剂和其他机械性能。
目标是在切割过程中粘结足够强,可以保持芯片的位置,但也需要足够弱,可以在切割后芯片粘结工艺中方便地将芯片移走而不产生损坏。
如果在切割过程中采用带有润滑剂的冷却剂,需要保证其中的添加剂不会与条带上的粘结剂发生反应,或者芯片不会从其位置上滑动。
大部分条带的使用时间限于一年。
之后,条带会逐渐丧失粘性。
UV 条带提供两个层次的粘结：切割工艺中更强的粘结,之后为了易于剥离(图1)经UV辐射固化后较弱的粘结。
ADT的955型固化系统是一款设计紧凑,可以放置在桌上的系统,用于切割后对UV条带进行辐射,这样可以方便地将芯片剥离(图2)。
该系统采用集成的灯寿命传感器以及LED指示器可以持续监控运行性能。
该系统与安全标准兼容,采用365nm激光时每个小时可以处理多达50片晶圆。
尽管UV条带价格昂贵,但对于像GaAs和光学器件这些敏感基板来说非常合适。
特殊的条带多家制造商提供多种额外的特殊条带可以满足一些小
规模市场的特殊要求。
Nitto-Denko制造了一种热释放型条带,可以采用加热代替UV辐射固化。
当对条带加热时,它就失去了对基板粘结力。
Adwill提供了一种无顶针切割条带,采用这种条带在取放机从条带上提取芯片时不需要在条带下面使用顶针(图3)。
在切割过程中该条带可以保证很强的粘附力,切割之后通过UV辐射和加热芯片间的距离自动扩大。
这样就不会产生由顶针引起的器件破裂。
Furokawa Electric制造了静电释放(ESD)条带,可以降低玷污,适用于像MEMS和图像传感器之类敏感器件的分割。
AI Technology, Inc.制造了一种切割和芯片粘结薄膜(dicing and die-attach film, DDAF),将高温、防静电、超低残留的划片条带和导电、高键合强度的芯片粘结环氧树脂结合在一起,这样保证了从条带到粘结剂的低残留转移(图4)。
图4.这种将切割条带和芯片粘结薄膜复合的薄膜具有可控和UV释放等多种选择。
采用带有激光工艺的条带根据ADT的工程主管,Ramon Albalak博士的观点,晶圆划片是一个传统工业,目前大部分切割和划线工艺都是采用机械锯和划针完成。
随着ADT 的激光划线系统的上市,Albalak认为在晶圆切割和分离市场上,激光方法会成为一个新的选择。
根据JP Sercel Aociate(JA)的商务主管Doug Pulfer的观点,如果客户选择了JA出产的干法腐蚀激光划线工艺,那么采用标准的
切割条带将不会有任何问题。
划线时会通过划线的深度在晶圆表面留下最佳的折断位置。
通过平衡划线深度和折断的关系可
以获得高产率和最佳成品率。
较浅的划线深度可以在折断时获得100%的成品率,因此在可实现最大产量的条件下是最佳的划线深度。
然而,如果采用激光切割晶圆&mdashmdash;把所有结构都切断,并消除了折断步骤&mdashmdash;由于激
光同样会切断条带,那么条带就成为一个问题。
但如果将晶圆上几乎所有的结构都切断,可以直接在条带上完成整个分割流程,而不需要折断机。
在V形沟的底部残留的材料只有几个微米厚,在条带背面仅仅通过手指的滑动就可以完成折
断。
Synova开发了用于切割的喷水引导激光工艺,还推出了LaserTape,可以在激光切割过程中保持分割的部件。
由于不能吸收激光,在切割工艺中不会被切断。
并且具有多孔结构,可以使喷出的水流走而不会产生损坏。
在UV固化之后,由于粘结层已经不再粘附到晶圆背面,因此工件可以方便地剥离。
当与该公司独特的喷水引导技术联合使用,据说会成为一种可靠的分割方法。
喷水引导技术采用头发丝那样细的喷水引导激光束,消除了热损坏和玷污。
基于条带系统的替代方
案在低产量的切割硅操作,以及进入芯片粘结工艺之前需要转运并储存一段时间的情况中,基于条带的系统仍然是最佳选择。
然而,如果需要大量地切割更坚固的封装时,例如BGA、QFN或C,一般推荐采用无条带,基于的系统,在真空中操作,可以在集成系统中保护和传递晶圆。
与基板相匹配,并有一层橡胶将晶圆固定。
在每个芯片或封装下都有一个真空孔。
当晶圆
被切割时,芯片或封装都保持在原位阵列中,直到进入下一个工序&mdashmdash;取放或芯片键合。
图5.采用激光可以获得宽度为2.5μm的切口。
这样较小的切口和较浅的划线深度产生的残留也较少。
基于条带切割方法的一个替代方案是厚晶圆划线工艺。
晶圆在减薄之前先进行划线操作,该操作可以在真空卡盘而不是条带上完成,之后减薄到合适的厚度,在预先划线的位置便可折断。
无论采用何种方法,减薄工艺时都会造成晶圆的弯曲或翘曲,使得后续的精确划线或分割操作变得相当困难。
如果晶圆在划线之后减薄,减薄过程中出现的弯曲或翘曲都不会是严重问题。
另一种无条带切割方法包括采用其他意义上的粘结剂。
例如,敏感的基板需要涂覆蜡粘结剂并放置到玻璃上。
切割锯切过基板并进入玻璃,而玻璃抓牢切割的芯片并减小其移动。
这种置放系统通常用在研发和低产量情况,或者使用的基板非常的昂贵,并且芯片很小。