晶圆划片机解决方案
发表时间：2021-06-04 13:21:10浏览量：3379
方案概述
定义
晶圆划片是半导體(tǐ)芯片制造工(gōng)艺流程中(zhōng)的一道必不可(kě)少的工(gōng)序，在晶圆制造中(zhōng)属后道工(gōng)序。将做好芯片的整片晶圆按芯片大小(xiǎo)分(fēn)割成单一的芯片（晶粒），称之為(wèi)晶圆划片。
以现在我们所掌握的技(jì )术，目前我们只能(néng)在一种在半导體(tǐ)行业内称為(wèi) GPP (Glass passivation Process) 的工(gōng)艺所生产(chǎn)的台面二极管、方片可(kě)控硅、触发管晶圆的划片中(zhōng)应用(yòng)，与传统的划片工(gōng)艺相比有(yǒu)较大优势，目前國(guó)内有(yǒu)很(hěn)多(duō)家工(gōng)厂生产(chǎn)这种工(gōng)艺制造的 GPP 晶圆及其成品。出于对产(chǎn)品质(zhì)量精(jīng)益求精(jīng)的高要求，多(duō)家工(gōng)厂无论在产(chǎn)品研发、科(kē)學(xué)研究、质(zhì)量管理(lǐ)等方面，都不断致力于寻求新(xīn)的工(gōng)艺以提高工(gōng)作(zuò)效率，从而為(wèi)客户提供更高质(zhì)量的产(chǎn)品。
在晶圆划片行业，主要有(yǒu)两种切割工(gōng)艺，一个是传统的刀(dāo)片切割，另一个新(xīn)型的现代工(gōng)艺激光划片。下面，将通过对比两种切割工(gōng)艺，证明激光划片的优势。
方案推荐 刀(dāo)片划片 原理(lǐ) 激光划片 刀(dāo)片划片
最早的晶圆是用(yòng)划片系统进行划片（切割）的，现在这种方法仍然占据了世界芯片切割市场的较大份额，特别是在非集成電(diàn)路晶圆划片领域。金刚石锯片（砂轮）划片方法是目前常见的晶圆划片方法。原理(lǐ)：当工(gōng)作(zuò)物(wù)是属于硬、脆的材质(zhì)，钻石颗粒会以撞击（Fracturing）的方式，将工(gōng)作(zuò)物(wù)敲碎，再利用(yòng)刀(dāo)口将粉末移除。
存在的问题
● 刀(dāo)片划片直接作(zuò)用(yòng)于晶圆表面，在晶體(tǐ)内部产(chǎn)生损伤，容易产(chǎn)生晶圆崩边及晶片破损；
● 刀(dāo)片具(jù)有(yǒu)一定的厚度，导致刀(dāo)具(jù)的划片線(xiàn)宽较大；
● 耗材大，刀(dāo)片需每半个月更换一次；
● 环境污染大，切割后的硅粉水难处理(lǐ)。
激光划片
由于激光在聚焦上的优点, 聚焦点可(kě)小(xiǎo)到亚微米数量级, 从而对晶圆的微处理(lǐ)更具(jù)优势, 可(kě)以进行小(xiǎo)部件的加工(gōng)。即使在不高的脉冲能(néng)量水平下, 也能(néng)得到较高的能(néng)量密度, 有(yǒu)效地进行材料加工(gōng)。激光划片属于非接触式加工(gōng)，可(kě)以避免出现芯片破碎和其它损坏现象。
加工(gōng)优势
● 激光划片采用(yòng)的高光束质(zhì)量的光纤激光器对芯片的電(diàn)性影响小(xiǎo)，可(kě)提高的划片成品率；
● 激光划片速度快，高达150mm/s；
● 激光可(kě)以对不同厚度的晶圆进行作(zuò)业，具(jù)有(yǒu)更好的兼容性和通用(yòng)性；
● 激光可(kě)以切割一些较复杂的晶圆芯片，如六边形管芯等；
● 激光划片不需要去离子水，不存在刀(dāo)具(jù)磨损问题，并可(kě)连续24小(xiǎo)时作(zuò)业。
| 划片设备 | 传统划片方式（砂轮） | 激光划片方式（光） |
| 切割速度 | 5-8mm/s | 1-150mm/s |
| 切割線(xiàn)宽 | 30～40微米 | 30～45微米 |
| 切割效果 | 易崩边，破碎 | 光滑平整，不易破碎 |
| 热影响區(qū) | 较大 | 较小(xiǎo) |
| 残留应力 | 较大 | 极小(xiǎo) |
| 对晶圆厚度要求 | 100 um以上 | 基本无厚度要求 |
| 适应性 | 不同类型晶圆片需更换刀(dāo)具(jù) | 可(kě)适应不同类型晶圆片 |
| 有(yǒu)无损耗 | 需去离子水，更换刀(dāo)具(jù)，损耗大 | 损耗很(hěn)小(xiǎo) |
客户受益
厦门实锐科(kē)技(jì )致力于為(wèi)客户提供全套的解决方案。在分(fēn)析了客户的工(gōng)艺问题后，实锐建议客户使用(yòng)激光切割，激光切割是由激光束经透镜聚焦，在焦点处聚成一极小(xiǎo)的光斑，可(kě)以达到几十微米最小(xiǎo)几微米，将焦点调制到工(gōng)件平面，当足够功率的光束照射到物(wù)體(tǐ)上时，光能(néng)迅速转换為(wèi)热能(néng)，会产(chǎn)生10000°C以上的局部高温使工(gōng)件瞬间熔化甚至汽化，从而将工(gōng)件切割到我们需要的深度或者切透。
通过对比实锐激光晶圆划片机和刀(dāo)片机，我们得到以下数据：
| 实锐激光晶圆划片机运行成本与刀(dāo)片切对比参考表 | ||
| 实锐激光激光切割 | 刀(dāo)片切割 | |
| 项目 | 计算 | 计算 |
| 设备購(gòu)买费用(yòng) | 600000元/台*1台=600000元/台 | 480000元/台*1台=300000元 |
| 设备均按6年折旧计算 | 24小(xiǎo)时/天*365天*6年=52560小(xiǎo)时 | 24小(xiǎo)时/天*365天*6年=52560小(xiǎo)时 |
| 3寸片的背面切割 | 切割速度每片=1.2分(fēn)钟 | 切割速度每片=3.5分(fēn)钟 |
| 折旧期内总产(chǎn)量 | (52560小(xiǎo)时*60分(fēn)钟)/1.2分(fēn)钟每片=2628000片 | (52560小(xiǎo)时*60分(fēn)钟)/3.5分(fēn)钟每片=902019片 |
| 维护费用(yòng)(1年免保 +5年包修) | 基本无费用(yòng),就算2万维护费用(yòng) | 软刀(dāo)费用(yòng)折合0.2元/片*902019片=18万 |
| 每片单价 | (60000+20000)元/2628000片=0.23元/片 | (300000+1800000)元/902019片 =0.53 |
相关应用(yòng)
经过我们不断的努力与设备升级，我们成功使用(yòng)激光切割替代了刀(dāo)片切割设备，可(kě)以满足客户電(diàn)泳法、光阻法、刀(dāo)刮法制作(zuò)的GPP芯片，使客户不仅提升了切割效率，更节省了成本，促进了整體(tǐ)效益的提升，现激光切割设备在客户处稳定生产(chǎn)已达3年之久。
应用(yòng)于半导體(tǐ)制造行业单、双台面玻璃钝化二极管晶圆，单、双台面可(kě)控硅晶圆，IC晶圆切割等半导體(tǐ)晶圆片的切割划片。
推荐的机型
