晶圓劃片機(jī)解決方案
發(fā)表時(shí)間：2021-06-04 13:21:10瀏覽量：2835
方案概述
定義
晶圓劃片是半導(dǎo)體芯片製造工藝流程中的一道必不可少的工序，在晶圓製造中屬後道工序。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)，目前我們隻能在一種在半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)稱為 GPP (Glass passivation Process) 的工藝所生產(chǎn)的臺麵二極管、方片可控矽、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)這種工藝製造的 GPP 晶圓及其成品。出於對產(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(xué)研究、質(zhì)量管理等方麵，都不斷致力於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(gè)是傳統(tǒng)的刀片切割，另一個(gè)新型的現(xiàn)代工藝激光劃片。下麵，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係統(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(dāng)工作物是屬於硬、脆的材質(zhì)，鑽石顆粒會以撞擊（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
● 刀片劃片直接作用於晶圓表麵，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(dǎo)致刀具的劃片線寬較大；
● 耗材大，刀片需每半個(gè)月更換一次；
● 環(huán)境汙染大，切割後的矽粉水難處理。
激光劃片
由於激光在聚焦上的優(yōu)點(diǎn), 聚焦點(diǎn)可小到亞微米數(shù)量級, 從而對晶圓的微處理更具優(yōu)勢, 可以進(jìn)行小部件的加工。即使在不高的脈衝能量水平下, 也能得到較高的能量密度, 有效地進(jìn)行材料加工。激光劃片屬於非接觸式加工，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(dá)150mm/s；
● 激光可以對不同厚度的晶圓進(jìn)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複雜的晶圓芯片，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，並可連續(xù)24小時(shí)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(shí)銳科技致力於為客戶提供全套的解決方案。在分析了客戶的工藝問題後，實(shí)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(diǎn)處聚成一極小的光斑，可以達(dá)到幾十微米最小幾微米，將焦點(diǎn)調(diào)製到工件平麵，當(dāng)足夠功率的光束照射到物體上時(shí)，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(shí)銳激光晶圓劃片機(jī)和刀片機(jī)，我們得到以下數(shù)據(jù)：
| 實(shí)銳激光晶圓劃片機(jī)運(yùn)行成本與刀片切對比參考表 | ||
| 實(shí)銳激光激光切割 | 刀片切割 | |
| 項(xiàng)目 | 計(jì)算 | 計(jì)算 |
| 設(shè)備購買費(fèi)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(jì)算 | 24小時(shí)/天*365天*6年=52560小時(shí) | 24小時(shí)/天*365天*6年=52560小時(shí) |
| 3寸片的背麵切割 | 切割速度每片=1.2分鍾 | 切割速度每片=3.5分鍾 |
| 折舊期內(nèi)總產(chǎn)量 | (52560小時(shí)*60分鍾)/1.2分鍾每片=2628000片 | (52560小時(shí)*60分鍾)/3.5分鍾每片=902019片 |
| 維護(hù)費(fèi)用(1年免保 +5年包修) | 基本無費(fèi)用,就算2萬維護(hù)費(fèi)用 | 軟刀費(fèi)用折合0.2元/片*902019片=18萬 |
| 每片單價(jià) | (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、刀刮法製作的GPP芯片，使客戶不僅提升了切割效率，更節(jié)省了成本，促進(jìn)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(dá)3年之久。
應(yīng)用於半導(dǎo)體製造行業(yè)單、雙臺麵玻璃鈍化二極管晶圓，單、雙臺麵可控矽晶圓，IC晶圓切割等半導(dǎo)體晶圓片的切割劃片。
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