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      晶圓劃片機解決方案

      發表時間:2021-06-04 13:21:10瀏覽量:1299

      方案概述


      定義

        晶圓劃片是半導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。

        以現在我們所掌握的技術,目前我們只能在一種在半導體行業內稱為 GPP (Glass passivation Process) 的工藝所生產的臺面二極管、方片可控硅、觸發管晶圓的劃片中應用,與傳統的劃片工藝相比有較大優勢,目前國內有很多家工廠生產這種工藝制造的 GPP 晶圓及其成品。出于對產品質量精益求精的高要求,多家工廠無論在產品研發、科學研究、質量管理等方面,都不斷致力于尋求新的工藝以提高工作效率,從而為客戶提供更高質量的產品。

      在晶圓劃片行業,主要有兩種切割工藝,一個是傳統的刀片切割,另一個新型的現代工藝激光劃片。下面,將通過對比兩種切割工藝,證明激光劃片的優勢。

      方案推薦 刀片劃片 原理 激光劃片   刀片劃片

        最早的晶圓是用劃片系統進行劃片(切割)的,現在這種方法仍然占據了世界芯片切割市場的較大份額,特別是在非集成電路晶圓劃片領域。金剛石鋸片(砂輪)劃片方法是目前常見的晶圓劃片方法。原理:當工作物是屬于硬、脆的材質,鉆石顆粒會以撞擊(Fracturing)的方式,將工作物敲碎,再利用刀口將粉末移除。


            存在的問題

      ● 刀片劃片直接作用于晶圓表面,在晶體內部產生損傷,容易產生晶圓崩邊及晶片破損;

       刀片具有一定的厚度,導致刀具的劃片線寬較大;

      ● 耗材大,刀片需每半個月更換一次;

      ● 環境污染大,切割后的硅粉水難處理。


      激光劃片

        由于激光在聚焦上的優點, 聚焦點可小到亞微米數量級, 從而對晶圓的微處理更具優勢, 可以進行小部件的加工。即使在不高的脈沖能量水平下, 也能得到較高的能量密度, 有效地進行材料加工。激光劃片屬于非接觸式加工,可以避免出現芯片破碎和其它損壞現象。


              加工優勢
       激光劃片采用的高光束質量的光纖激光器對芯片的電性影響小,可提高的劃片成品率;
       激光劃片速度快,高達150mm/s;
       激光可以對不同厚度的晶圓進行作業,具有更好的兼容性和通用性;
      ● 激光可以切割一些較復雜的晶圓芯片,如六邊形管芯等;
       激光劃片不需要去離子水,不存在刀具磨損問題,并可連續24小時作業。



      劃片設備傳統劃片方式(砂輪)激光劃片方式(光)
      切割速度5-8mm/s1-150mm/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
      熱影響區較大較小
      殘留應力較大極小
      對晶圓厚度要求100 um以上基本無厚度要求
      適應性不同類型晶圓片需更換刀具可適應不同類型晶圓片
      有無損耗需去離子水,更換刀具,損耗大損耗很小


           客戶受益  

      廈門實銳科技致力于為客戶提供全套的解決方案。在分析了客戶的工藝問題后,實銳建議客戶使用激光切割,激光切割是由激光束經透鏡聚焦,在焦點處聚成一極小的光斑,可以達到幾十微米最小幾微米,將焦點調制到工件平面,當足夠功率的光束照射到物體上時,光能迅速轉換為熱能,會產生10000°C以上的局部高溫使工件瞬間熔化甚至汽化,從而將工件切割到我們需要的深度或者切透。

        通過對比實銳激光晶圓劃片機和刀片機,我們得到以下數據:


        實銳激光晶圓劃片機運行成本與刀片切對比參考表

      實銳激光激光切割刀片切割
      項目計算計算
      設備購買費用600000元/臺*1臺=600000元/臺480000元/臺*1臺=300000元
      設備均按6年折舊計算24小時/天*365天*6年=52560小時24小時/天*365天*6年=52560小時
      3寸片的背面切割切割速度每片=1.2分鐘切割速度每片=3.5分鐘
      折舊期內總產量(52560小時*60分鐘)/1.2分鐘每片=2628000片(52560小時*60分鐘)/3.5分鐘每片=902019片
      維護費用(1年免保 +5年包修)基本無費用,就算2萬維護費用軟刀費用折合0.2元/片*902019片=18萬
      每片單價(60000+20000)元/2628000片=0.23元/片(300000+1800000)元/902019片 =0.53


      相關應用

      經過我們不斷的努力與設備升級,我們成功使用激光切割替代了刀片切割設備,可以滿足客戶電泳法、光阻法、刀刮法制作的GPP芯片,使客戶不僅提升了切割效率,更節省了成本,促進了整體效益的提升,現激光切割設備在客戶處穩定生產已達3年之久。


      應用于半導體制造行業單、雙臺面玻璃鈍化二極管晶圓,單、雙臺面可控硅晶圓,IC晶圓切割等半導體晶圓片的切割劃片。

            

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