晶圓劃片機解決方案
發(fā)表時間:2021-06-04 13:21:10瀏覽量:2781
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(xiàn)在我們所掌握的技術(shù),目前我們只能在一種在半導體行業(yè)內(nèi)稱為 GPP (Glass passivation Process) 的工藝所生產(chǎn)的臺面二極管、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,目前國內(nèi)有很多家工廠生產(chǎn)這種工藝制造的 GPP 晶圓及其成品。出于對產(chǎn)品質(zhì)量精益求精的高要求,多家工廠無論在產(chǎn)品研發(fā)、科學研究、質(zhì)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(zhì)量的產(chǎn)品。
在晶圓劃片行業(yè),主要有兩種切割工藝,一個是傳統(tǒng)的刀片切割,另一個新型的現(xiàn)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(yōu)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(tǒng)進行劃片(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的晶圓劃片方法。原理:當工作物是屬于硬、脆的材質(zhì),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(nèi)部產(chǎn)生損傷,容易產(chǎn)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(huán)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(yōu)點, 聚焦點可小到亞微米數(shù)量級, 從而對晶圓的微處理更具優(yōu)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(xiàn)芯片破碎和其它損壞現(xiàn)象。
加工優(yōu)勢
● 激光劃片采用的高光束質(zhì)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(yè),具有更好的兼容性和通用性;
● 激光可以切割一些較復(fù)雜的晶圓芯片,如六邊形管芯等;
● 激光劃片不需要去離子水,不存在刀具磨損問題,并可連續(xù)24小時作業(yè)。
劃片設(shè)備 | 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 |
對晶圓厚度要求 | 100 um以上 | 基本無厚度要求 |
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(jīng)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(diào)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(zhuǎn)換為熱能,會產(chǎn)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(shù)據(jù):
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(shè)備購買費用 | 600000元/臺*1臺=600000元/臺 | 480000元/臺*1臺=300000元 |
設(shè)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(nèi)總產(chǎn)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(guān)應(yīng)用
經(jīng)過我們不斷的努力與設(shè)備升級,我們成功使用激光切割替代了刀片切割設(shè)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(jié)省了成本,促進了整體效益的提升,現(xiàn)激光切割設(shè)備在客戶處穩(wěn)定生產(chǎn)已達3年之久。
應(yīng)用于半導體制造行業(yè)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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