晶圓劃片機解決方案
發表時間:2021-06-04 13:21:10瀏覽量:2841
方案概述
定義
晶圓劃片是半導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。
以現在我們所掌握的技術,目前我們隻能在一種在半導體行業內稱為 GPP (Glass passivation Process) 的工藝所生產的台麵二極管、方片可控矽、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製造的 GPP 晶圓及其成品。出於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。下麵,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係統進行劃片(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:當工作物是屬於硬、脆的材質,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。即使在不高的脈衝能量水平下, 也能得到較高的能量密度, 有效地進行材料加工。激光劃片屬於非接觸式加工,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/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 | 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,將焦點調製到工件平麵,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/台*1台=600000元/台 | 480000元/台*1台=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 |
折舊期內總產量 | (52560小時*60分鍾)/1.2分鍾每片=2628000片 | (52560小時*60分鍾)/3.5分鍾每片=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、刀刮法製作的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。
應用於半導體製造行業單、雙台麵玻璃鈍化二極管晶圓,單、雙台麵可控矽晶圓,IC晶圓切割等半導體晶圓片的切割劃片。
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