晶圆激光划片切割应用范围【详解】

•晶圆划片工艺分析•来源：中国IC技术交易网晶圆划片工艺已经不再只是把一个硅晶圆划片成单独的芯片这样简单的操作。

随着更多的封装工艺在晶圆级完成,并且要进行必要的微型化,针对不同任务的要求,在分割工艺中需要对不同的操作参数进行调整。

例如,分割QFN封装需要具有可以切割柔性和脆性材料组成的复合基板的能力。

MEMS封装则常常具有微小和精细的结构&mdashmdash;梁、桥、铰链、转轴、膜和其他敏感形态&mdashmdash;这些都需要特别的操作技术和注意事项。

在切割硅晶圆厚度低于100?,或者像GaAs这样的脆性材料时,又增添了额外的挑战&mdashmdash;例如碎片、断裂和残渣的产生。

像晶圆划线和切割,这两种将晶圆分割成单独芯片工艺中最常见的技术,通常是分别采用金刚石锯和金刚石划线工具完成的。

2 激光技术的更新使激光划线和激光划片成为一种可行的选择,特别在蓝光LED封装和GaAs基板应用中。

图1.采用标准UV胶带的分割工艺流程图。

无论选择哪种分割工艺,所有的方法都需要首先将晶圆保护起来,之后进行切割,以保证进入芯片粘结工序之前的转运和存储过程芯片的完整性。

其他的可能方法包括基于胶带的系统、基于筛网的系统以及采用其他粘结剂的无胶带系统。

工艺标准的切割工艺中首先是将减薄的晶圆放置好,使其元件面朝下,放在固定于钢圈的释放胶带上。

这样的结构在切割过程中可以保证晶圆,并且将芯片和封装继续保持在对齐的位置,方便向后续工艺的转运。

工艺的局限来自于减薄晶圆的应用,在存储之后很难从胶带上取下晶圆,采用激光的话容易切到胶带,同时在切割过程中冷却水的冲击也会对芯片造成损伤。

基于胶带的分割图2.可处理200或300 mm晶圆的UV固化单元可以放置在桌子上,采用365 nm波长的激光每个小时可以处理50片晶圆。

采用基于胶带的系统时,需要重点考虑置放系统,以及所采用的条带类型是不是适合要切割的材料。

晶圆工艺的切割方法晶圆工艺是半导体制造中的一个重要环节，主要用于将晶圆切割成芯片。

切割方法的选择直接影响到芯片的质量和产能。

目前常用的晶圆切割方法主要有切割机械法、切割激光法和切割冲击法。

切割机械法是目前最常用的切割方法之一、该方法使用金刚石铣刀或锯片进行切割，将晶圆切割成芯片。

该方法的优点是成本低、切割速度快，适用于大批量生产。

但由于机械切割存在切割力大、刀具损耗大、切割边缘质量不理想等问题，因此需要进行后续工艺处理。

切割激光法是一种通过激光束进行切割的方法。

该方法具有切割精度高、切割速度快、切割边缘质量好等优点。

激光切割可以实现非接触切割，减少了对芯片的损伤。

此外，激光切割还可以切割各种材料的晶圆，适用范围广。

但该方法的成本较高，设备复杂，且激光切割过程中容易产生热影响区，需要进行冷却处理。

切割冲击法是一种通过冲击力将晶圆切割成芯片的方法。

该方法主要通过应用高速气体喷射或水射流来切割晶圆。

切割冲击法具有切割速度快、切割力小、切割边缘质量好等优点。

此外，该方法的成本较低，适用于批量生产。

但切割冲击法对芯片的切割质量较为敏感，需要精确控制切割参数。

在实际应用中，不同的切割方法往往结合使用。

例如，先采用切割机械法将晶圆切割成薄片，再采用激光切割或冲击切割对薄片进行细分。

这样可以充分发挥各种切割方法的优势，提高切割质量和生产效率。

总之，晶圆工艺的切割方法是半导体制造中的重要环节，不同的切割方法各有优劣。

通过合理选择切割方法，并结合其他工艺步骤，可以实现高质量和高产能的芯片生产。

晶圆划片刀分类（原创实用版）目录一、晶圆划片刀简介二、晶圆划片刀的分类1.机械式晶圆划片刀2.气浮式晶圆划片刀3.液压式晶圆划片刀4.电磁式晶圆划片刀三、各类晶圆划片刀的特点及应用1.机械式晶圆划片刀的特点及应用2.气浮式晶圆划片刀的特点及应用3.液压式晶圆划片刀的特点及应用4.电磁式晶圆划片刀的特点及应用四、晶圆划片刀的发展趋势正文一、晶圆划片刀简介晶圆划片刀是一种用于切割晶圆的精密工具，广泛应用于半导体制造、光电子器件制造等领域。

晶圆划片刀的切割效果直接影响到后续工序的进行，因此其性能和精度至关重要。

二、晶圆划片刀的分类1.机械式晶圆划片刀机械式晶圆划片刀主要依靠机械传动来进行切割，其结构简单，操作方便，但切割精度相对较低，适用于对精度要求不高的场合。

2.气浮式晶圆划片刀气浮式晶圆划片刀在刀片与晶圆之间形成气浮层，以减少摩擦力，提高切割精度。

其切割精度较高，适用于对精度要求较高的场合。

3.液压式晶圆划片刀液压式晶圆划片刀通过液压传动来实现刀片的上下运动，切割力度大，切割速度快，适用于大规模生产线。

4.电磁式晶圆划片刀电磁式晶圆划片刀通过电磁力吸附和释放晶圆，实现切割。

其切割精度高，且具有高效率、节能等优点。

三、各类晶圆划片刀的特点及应用1.机械式晶圆划片刀的特点及应用机械式晶圆划片刀的特点是结构简单，操作方便，适用于对精度要求不高的场合，如实验室、中小型企业等。

2.气浮式晶圆划片刀的特点及应用气浮式晶圆划片刀的特点是切割精度高，适用于对精度要求较高的场合，如高端半导体制造、光电子器件制造等。

3.液压式晶圆划片刀的特点及应用液压式晶圆划片刀的特点是切割力度大，切割速度快，适用于大规模生产线，如半导体芯片制造、太阳能电池制造等。

4.电磁式晶圆划片刀的特点及应用电磁式晶圆划片刀的特点是切割精度高，具有高效率、节能等优点，适用于对切割精度和效率要求高的场合，如高端半导体制造、光电子器件制造等。

四、晶圆划片刀的发展趋势随着科技的不断发展，晶圆划片刀在精度、效率、智能化等方面将不断得到提升。

激光技术在半导体行业的应用一、激光技术在晶片/芯片加工领域的应用1、在划片方面的应用划片工艺隶属于晶圆加工的封装部分，它不仅仅是芯片封装的关键工艺之一，而是从圆片级的加工(即加工工艺针对整片晶圆，晶圆整片被同时加工)过渡为芯片级加工(即加工工艺针对单个芯片)的地标性工序。

从功能上来看，划片工艺通过切割圆片上预留的切割划道(street)，将众多的芯片相互分离开，为后续正式的芯片封装做好道准备。

目前业界讨论最多的激光划片技术主要有几种，其主要特征都是由激光直接作用于晶圆切割道的表面，以激光的能量使被作用表面的物质脱离，到达去除和切割的目的。

但是这种工艺在工作过程中会产生巨大的能量，并导致对器件本身的热损伤，甚至会产生热崩边(Chipping)，被剥离物的沉积(Deposition)等至今难以有效解决的问题。

与很多先行技术不同，传统旋转砂轮式划片机的东京精细公司和日本的激光器生产商滨松光学联合推出了突破传统理念的全新概念的激光划片机MAHOH。

其工作原理摒弃了传统的表面直接作用、直接去除的做法;而采取作用于硅基底内的硅晶体，破坏其单晶构造的技术，在硅基底内产生易分离的变形层，然后通过后续的崩片工艺使芯片间相互分离。

从而到达了无应力、无崩边、无热损伤、无污染、无水化的切割效果。

2、在晶片割圆方面的应用割圆工艺是晶体加工过程中的一个重要组成部分。

早期，该技术主要用于水平砷化镓晶片的整形，将水平砷化镓单晶片称为圆片。

随着晶体加工各个工序的逐步加工，在各工序将会出现各种类型的废片，将这些废片加工成小直径的晶片，然后再经过一些晶片加工工序的加工，使其变成抛光片。

传统的割圆加工方法有立刀割圆法、掏圆法、喷砂法等。

这些方法在加工过程中对晶片造成的损伤较大，出片量相对较少。

随着激光加工技术的发展，一些厂家对激光加工技术引入到割圆工序，再加上较为成熟的软件控制，可以在一个晶片上加工出更多的小直径晶片。

二、激光打标技术激光打标是一种非接触、无污染、无磨损的新标记工艺。

IX-210 LED激光划片机之青柳念文创作
可以停止高精度、超窄切痕、高速LED划片，可以提高LED 厂商加工晶圆的产量，每小时可以加工12片以上2英寸蓝光晶圆.这与传统砂轮切割、金刚刀钻石划片相比，成本节俭了20-30倍.
产品特点：
●加工产量高达每小时12片以上2英寸蓝光晶圆，器件优
质率超出99％.
●超窄切痕宽度可达到，使每片晶圆的芯片产量提高了
24％.
●加工质量高：无概况裂缝，无Z形区，无芯片脱落
chip-outs.
●靠得住性高：激光器免维护，可以天天24小时运行.
●显微观察系统，微加工精度高达2μm以内.
●大工作范围：X-Y轴行程范围150x150mm，Z轴行程范围
10mm.
产品应用：
●应用于高速LED激光划片
●微型钻孔
●喷墨嘴加工
●微流体器件加工
●薄膜图案化
MEMS微机械加工
IX-260 LED激光剥离机
采取紫外激光器，通过光剥离（Laser Liftoff）的工艺，对资料停止紧密加工.●采取JPSA专利技术，加工精度可达1~100μm●采取248nm或157nm紫外准分子激光器，输出平均矩形光斑●持续、高速重复的激光脉冲，适合于切削微小、可节制的资料量●应用于大尺寸、高亮度、高功率LED生产，可有效提高LED出光效率，也可用于其他高精度掩模加工。

晶圆激光切割工艺技术晶圆激光切割工艺技术是一种将激光技术应用于半导体制造过程中的一种切割方法。

它通过利用激光的热效应，将激光束聚焦到晶圆材料上，从而可以实现高精度、高效率的切割。

在晶圆激光切割工艺技术中，首先需要选择合适的激光源。

常见的激光源有固体激光器、气体激光器和半导体激光器等。

不同的激光源具有不同的特点和适用范围，需要根据实际需求进行选择。

在切割过程中，激光束可以通过透镜等光学元件进行聚焦，从而可以实现高能量密度的激光束。

晶圆材料会在激光束的照射下被加热，其温度逐渐升高。

当温度达到晶圆材料的熔点时，材料开始熔化，并随着激光束的扫描，不断形成切割孔洞。

晶圆激光切割工艺技术具有以下几个优点。

首先，由于激光束是非接触式的切割方法，因此可以避免因切割过程中与晶圆材料接触而引起的污染和损伤。

同时，激光束的直径非常小，可以实现非常细小的切割孔洞，从而可以实现高分辨率和高精度的切割。

此外，晶圆激光切割工艺技术还具有切割速度快、切割质量高和可靠性强的特点。

由于激光切割是通过热效应实现的，因此可以实现非常高效率的切割。

同时，由于激光束的能量集中在非常小的空间范围内，可以实现非常小的切割孔洞，从而得到更高的切割质量。

此外，激光切割具有高可靠性，可以适应各种复杂形状和材料的切割需求。

然而，晶圆激光切割工艺技术也存在一些挑战和难点。

首先，由于激光切割需要对晶圆材料进行加热，因此可能会引起晶圆材料的热应力，从而影响材料的性能和可靠性。

此外，激光切割过程中会产生大量的热量和烟尘，需要进行有效的散热和烟尘处理。

同时，晶圆激光切割工艺技术的设备和操作都需要非常高的技术要求，对操作人员的技术水平和经验要求非常高。

总的来说，晶圆激光切割工艺技术是一种高效、高精度的切割方法，广泛应用于半导体制造领域。

随着激光技术的不断发展和创新，相信晶圆激光切割工艺技术将会越来越成熟和完善，为半导体制造业的发展提供强有力的支持。

晶圆激光划片技术简析高爱梅;张永昌;邓胜强【摘要】针对晶圆划片工艺,分析了激光半划、激光全划、激光隐形划切和异形芯片的划切等工艺方法的特点.结合典型试验案例,提供了每种划片方式的适用领域,对晶圆划片具有一定的工艺参考价值.%Aiming at wafer dicing technics, this paper analyzes technics characteristic of laser half-dicing, laser full-dicing and laser stealth dicing. Fall together some typical test cases, provides the appropriate application field of each dicing method. It may be of reference value to wafer dicing.【期刊名称】《电子工业专用设备》【年(卷),期】2018(000)005【总页数】5页(P26-30)【关键词】晶圆划片;激光划片;半划;全划【作者】高爱梅;张永昌;邓胜强【作者单位】中国电子科技集团公司第四十五研究所, 北京 100176;中国电子科技集团公司第四十五研究所, 北京 100176;中国电子科技集团公司第四十五研究所, 北京 100176【正文语种】中文【中图分类】TN305.1随着激光器及相关光学元件制造技术的发展，为激光加工设备的开发提供了强大支撑，极大地促进激光微加工应用的广度和深度。

晶圆划片是将制作好图形的晶圆按切割道分割成单一芯片的过程。

随着芯片设计及制造技术的升级，对半导体封装工艺提出新的需求。

如：超薄硅晶圆、低k介质晶圆、含悬梁薄膜结构的微机电系统（MEMS,micro electro mechanical system）器件晶圆、硬脆碳化硅晶圆、软脆碲锌镉晶圆等，使得晶圆划片工艺面临新挑战，需求促进设备加工手段升级。

晶圆激光切割与刀片切割工艺介绍
1.晶圆激光切割工艺
（1）调节激光器参数，包括激光功率、脉冲宽度和重复频率等。

（2）将激光束通过透镜聚焦到晶圆表面上，形成高能量密度的小区域。

（3）控制激光束在晶圆上移动，沿着待切割的线路进行切割。

（4）激光照射到晶圆上，局部区域熔化或气化，形成切割线。

（5）通过剥离或折断等方式将晶圆切割成小尺寸的芯片或器件。

2.刀片切割工艺
刀片切割是利用金刚石刀片或金属刀片沿切割线切割晶圆。

其主要原理是通过刀片与晶圆的接触，施加切割力以分割晶圆。

刀片切割的工艺流程如下：
（1）选择合适的刀片材料和形状，并通过润滑液使其表面光滑，以减少切割阻力。

（2）安装刀片至切割机中，对刀片进行调整和校对。

（3）将晶圆放置在切割机工作台上，并固定好。

（4）启动切割机，使刀片与晶圆接触并施加切割力。

（5）刀片沿待切割的线路切割晶圆，直至完全分割。

刀片切割的优点是设备成本相对较低、切割效果稳定，且切割线宽度可控。

然而，刀片切割的切割速度较慢，且对刀片磨损较大，需要经常更换。

综上所述，晶圆激光切割与刀片切割是常见的硅晶圆切割工艺。

晶圆激光切割适用于要求高精度和高速切割的应用，而刀片切割适用于设备成本较低以及切割线宽度要求可控的应用。

在具体应用中，需要根据切割要求、设备条件和经济成本等因素选择合适的切割工艺。