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蘇州佳德捷減震科技有限公司
集成電路封裝的主要流程里，第一步就是晶圓切割，將前制程加工完成晶圓的一顆顆的晶粒切割分離。首先是將純度達(dá)到 99.99%的硅晶柱切割成不同厚度的晶圓，在晶圓上按照刻蝕出一個(gè)個(gè)電路芯片，整齊劃一地在晶圓上呈現(xiàn)出小方格陣列，每一個(gè)小方格代表著一個(gè)能實(shí)現(xiàn)某種特定功能的電路芯片。漢芯國(guó)科今天來(lái)介紹一下半導(dǎo)體集成電路封裝流程里的晶圓切割工序：包括相關(guān)的準(zhǔn)備工作、劃片步驟、晶圓切割和清洗等，希望對(duì)您有所幫助!
一、相關(guān)準(zhǔn)備工作
1.用乙醇和無(wú)塵布擦拭膜機(jī)，用氮?dú)鈽屒逑垂ぷ髋_(tái)和區(qū)域。必要時(shí)，打開去離子風(fēng)扇，吹工作區(qū)域，消除靜電干擾。檢查待劃片的晶圓，檢查晶圓數(shù)量和批次信息，確保晶圓完好無(wú)損。
2.晶圓貼藍(lán)膜和膜框(見下圖)。
藍(lán)膜用于將晶圓背面固定在金屬膜框上，固定晶圓，約束晶粒，使晶圓切割分離成晶粒粒不會(huì)散落。晶圓通常根據(jù)尺寸來(lái)區(qū)分，這里的尺寸是指晶圓的直徑，通常是6in、8in、12in。目前使用的高可靠電路，一些穩(wěn)定的老品種也使用4in 晶圓。藍(lán)膜也有不同尺寸的規(guī)格。
除了藍(lán)膜，漢芯國(guó)科也使用UV膜，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程中漏抓或者抓崩。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程中將芯片頂碎。
膜框架又稱晶圓環(huán)、膜框架、金屬框架等，由金屬材料制成，具有一定的剛度，不易變形，與膜機(jī)一起使用。膜框用于收緊藍(lán)膜，固定晶圓，便于后期的晶圓劃片和晶粒分類，避免藍(lán)膜褶皺碰撞擠壓造成的損壞。
二、劃片
最早的晶圓切割方法是物理切割，通過橫向、縱向切割運(yùn)動(dòng)，將晶圓分成方形芯片晶粒。目前，用金剛石砂輪切片刀(見下圖)晶圓切割方法仍占據(jù)主流地位。機(jī)械劃片的力直接作用于晶圓表面，會(huì)對(duì)晶體內(nèi)部造成應(yīng)力損傷，容易造成芯片崩邊和晶圓損傷。尤其是對(duì)厚度 100um 在下面的晶圓劃片中，很容易導(dǎo)致晶圓破碎。機(jī)械切片速唐一般為8~10mm/s，分區(qū)速度慢，要求分區(qū)槽寬度大于 30um，高可靠電路的劃片槽寬度應(yīng)更大，甚至達(dá)到 50~60um，確保芯片劃片后的完整性和可靠性。
激光切割屬于無(wú)接觸式切片，不對(duì)晶圓產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，對(duì)晶圓損傷小，可避免芯片破碎、損壞等問題 (見圖 2-7)。由于激光在聚焦上可以達(dá)到亞微米數(shù)量級(jí)的特點(diǎn)，因此對(duì)晶圓的微處理更有優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，激光片的速度可以達(dá)到 150mm/s，與機(jī)械切片率相比，它可以大大提高，可以勝任薄晶圓的加工任務(wù)，也可以用來(lái)切割一些形狀復(fù)雜的芯片，如六角形。但昂貴的設(shè)備成本是制約激光劃片普及的因素之一。
三、晶圓切割
晶圓按芯片大小分成單晶粒，用于隨后的芯片貼裝、引線鍵合等工序。雖然機(jī)械分區(qū)存在許多可靠性和成本問題，如晶圓機(jī)械損壞嚴(yán)重、晶圓分區(qū)線寬大、分區(qū)速度慢、冷卻水切割、刀具更換維護(hù)成本高等，但機(jī)械切割仍是主要的分區(qū)方法。通過調(diào)整切片工藝參數(shù)，選擇最佳刀具類型，采用多次切片等方法，解決機(jī)械切片芯片崩邊、分層、硅渣污染等問題。
四、清洗
主要是清洗分區(qū)產(chǎn)生的各種硅屑和粉塵，清洗晶粒，冷卻分區(qū)刀。
根據(jù)切割材料的質(zhì)量要求，冷卻介質(zhì)采用去離子水或自來(lái)水等冷卻介質(zhì)。冷卻流量通常由流量計(jì)控制，正常 0.2~4L/mn。流量尺寸應(yīng)根據(jù)刀片和切割材料的類型和厚度進(jìn)行調(diào)整。流量會(huì)沖走切割過程中粘附不牢固的芯片。對(duì)于特別薄的刀片，大流量有時(shí)會(huì)影響刀片的剛度：小流量會(huì)影響刀片的使用壽命和切割質(zhì)量。
在半導(dǎo)體制造過程中，受到圓形影響，晶圓邊緣一定區(qū)域芯片圖形工藝不完整，大致有三種情況如圖 2-1 所示。考慮邊緣區(qū)域圖形不完整，制作掩模版時(shí)將其去除，每一個(gè)圖形都是工藝、功能完整的晶粒、以便于良率統(tǒng)計(jì)、晶粒分揀、盲封。硅晶柱的尺寸越大，能切割出來(lái)的晶圓面積就越大，能產(chǎn)出功能完整的有效芯片晶粒數(shù)量就越多。所以芯片制造工藝越先進(jìn)，晶圓尺寸越大，其中的每一只電路芯片的成本越能攤薄，半導(dǎo)體的生產(chǎn)成本就能下降。因此半導(dǎo)體器件的發(fā)展方向是單個(gè)芯片越來(lái)越小，且單個(gè)芯片集成的晶體管數(shù)量越來(lái)越多。
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