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1、半導(dǎo)體晶圓激光劃片工藝介紹 武漢華工激光工程有限責(zé)任公司 Wuhan Huagong Laser Engineering CO., Ltd. 18171507176 目錄 名詞解釋 應(yīng)用范圍 傳統(tǒng)劃片工藝介紹 激光劃片工藝介紹 兩種工藝對(duì)比介紹 后期運(yùn)行成本比較 什么是晶圓劃片 ？ 晶圓劃片 (即切割）是半導(dǎo)體芯片制造工藝流程中的一 道必不可少的工序，在晶圓制造中屬后道工序。將做好芯 片的整片晶圓按芯片大小分割成單一的芯片（晶粒），稱 之為晶圓劃片。 半導(dǎo)體器件 半導(dǎo)體器件分類 半導(dǎo)體器件 半導(dǎo)體分立器件 半導(dǎo)體集成電路 發(fā)光二極管，三極管
2、，整流橋， 可控硅，觸發(fā)管 IGBT,VNOS管等 光電，顯示，語(yǔ)音，功率， 敏感，電真空，儲(chǔ)存， 微處理器件等 部分器件可用于 激光劃片 我們的應(yīng)用范圍 以現(xiàn)在我們所掌握的技術(shù)，目前我們只能在一種在半導(dǎo)體 行業(yè)內(nèi)稱為 GPP (Glass passivation Process) 的工藝 所 生產(chǎn)的臺(tái)面二極管、方片可控硅、觸發(fā)管晶圓的劃片中應(yīng) 用，與傳統(tǒng)的劃片工藝相比有較大優(yōu)勢(shì)，目前國(guó)內(nèi)有 很 多家工廠生產(chǎn)這種工藝制造的 GPP 晶圓及其成品。 晶圓圖片 二極管 GPP 晶圓 觸發(fā)管 GPP 晶圓 晶圓圖片 直線六邊形 GPP 晶圓 硅放電管晶圓 晶圓圖片
3、 雙臺(tái)面方片可控硅晶圓 傳統(tǒng)劃片方法 ---刀片 最早的晶圓是用劃片系統(tǒng)進(jìn)行劃片（切割）的，現(xiàn)在 這種方法仍然占據(jù)了世界芯片切割市場(chǎng)的較大份額，特別 是在非集成電路晶圓劃片領(lǐng)域。金剛石鋸片（砂輪）劃片 方法是目前常見(jiàn)的晶圓劃片方法。 傳統(tǒng)刀片劃片原理 工作物 例：矽晶片、玻璃 工作物 移動(dòng) 的方向 鉆石顆粒旋轉(zhuǎn)方向 微小裂紋的范圍 特性 ： 容易產(chǎn)生崩碎 （ Chipping） 當(dāng)工作物是屬于硬 、脆的材 質(zhì) ， 鉆石顆粒 會(huì)以撞擊 （ Fracturing）的方式， 將工作物敲 碎 ， 再利用刀口將粉末移除 。 刀片劃片原理 --- 撞擊
4、鉆石顆粒撞擊 傳統(tǒng)劃片工藝介紹 1.機(jī)械劃片是機(jī)械力直接作用在晶圓表面，在晶體內(nèi)部產(chǎn)生 應(yīng)力損傷，容易產(chǎn)生晶圓崩邊及晶片破損。 2.由于刀片具有一定的厚度，由此刀具的劃片線寬較大。金 剛石鋸片劃片能夠達(dá)到的最小切割線寬度一般在 25 35微 米之間。 3.刀具劃片采用的是機(jī)械力的作用方式，因而刀具劃片具有 一定的局限性。對(duì)于厚度在 100微米以下的晶圓，用刀具 進(jìn)行劃片極易導(dǎo)致晶圓破碎。 傳統(tǒng)劃片工藝介紹 4.刀片劃片速度為 8-10mm/s，劃片速度較慢。且切割不同 的晶圓片，需要更換不同的刀具。 5.旋轉(zhuǎn)砂輪式劃片（ Dicing Saw）需要刀片冷卻水和切割水，
5、均為去離子水（ DI 純水） 6.刀片切割刀片需要頻繁的更換，后期運(yùn)行成本較高。 新型劃片 ---激光 激光屬于無(wú)接觸式加工，不對(duì)晶圓產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力 的作用，對(duì)晶圓損傷較小。 由于激光在聚焦上的優(yōu)點(diǎn) , 聚焦點(diǎn)可小到亞微米 數(shù)量級(jí) , 從而對(duì)晶圓的微處理更具優(yōu)越性 , 可以進(jìn)行 小部件的加工 ; 即使在不高的脈沖能量水平下 , 也能 得到較高的能量密度 , 有效地進(jìn)行材料加工。 大多數(shù)材料吸收激光直接將硅材料 汽化，形成溝道。從而實(shí)現(xiàn)切割的目的 因?yàn)楣獍咻^小，最低限度的炭化影響。 激光劃片工藝介紹 1.激光劃片是非機(jī)械式的，屬于非接觸式加 工，可以避
6、免出現(xiàn)芯片破碎和其它損壞現(xiàn) 象。 2.激光劃片采用的高光束質(zhì)量的光纖激光器 對(duì)芯片的電性影響較小，可以提供更高的 劃片成品率。 3.激光劃片速度為 150mm/s。劃片速度較快 激光劃片工藝介紹 4.激光可以切割厚度較薄的晶圓，可以勝任 不同厚度的晶圓劃片。 5.激光可以切割一些較復(fù)雜的晶圓芯片，如 六邊形管芯等。 激光劃片工藝介紹 6.激光劃片不需要去離子水，不存在刀具磨 損問(wèn)題，并可連續(xù) 24小時(shí)作業(yè)。 7.激光具有很好的兼容性，對(duì)于不同的晶圓 片，激光劃片具有更好的兼容性和通用性。 對(duì)比表格 傳統(tǒng)劃片方式（砂輪） 激光劃片方式（光） 切割速度 5-8mm/s 1-150mm/s 切割線寬 30 40微米 30 45微米 切割效果 易崩邊，破碎 光滑平整，不易破碎 熱影響區(qū) 較大 較小 殘留應(yīng)力 較大 極小 對(duì)晶圓厚度要求 100 um以上 基本無(wú)厚度要求 適應(yīng)性 不同類型晶圓片需更換刀具 可適應(yīng)不同類型晶圓片 有無(wú)損耗 需去離子水，更換刀具，損耗大 損耗很小
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