一、什么是劃片(Wafer Saw)?
劃片,是指將一整片晶圓(Wafer)上已加工好的成百上千顆芯片(Die),按照既定的劃線,將它們切割成獨(dú)立顆粒狀芯片的過(guò)程。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是把一整塊“蛋糕”精準(zhǔn)地切成一小塊一小塊,方便后續(xù)逐顆封裝。
二、劃片的目的與意義
為什么要?jiǎng)澠?/h4>
實(shí)現(xiàn)芯片分離:晶圓初期是整片的,但每顆芯片要單獨(dú)封裝、測(cè)試,必須分離。
利于封裝操作:每顆芯片需要單獨(dú)處理、電性測(cè)試、封裝成品,必須通過(guò)劃片完成拆分。
提高良率與可靠性:精細(xì)控制的劃片過(guò)程可以減少邊緣破損,提高最終封裝成功率。
三、劃片的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)
劃片并不是簡(jiǎn)單的“切”,它是一門(mén)精密的工藝,下面是關(guān)鍵參數(shù):
參數(shù) | 說(shuō)明 |
---|---|
刀片速度 | 常規(guī)為?50 mm/s,過(guò)快容易破損芯片,過(guò)慢影響效率。 |
主軸轉(zhuǎn)速 | 一般為?38,000 rpm,需搭配刀片材質(zhì)與芯片硬度調(diào)整。 |
切割寬度 | 普通刀片為?約40微米,激光切割可縮小到?20微米。 |
用水水質(zhì)要求 | 電阻率小于1 MΩ·cm,避免靜電破壞芯片。 |
噴水角度/流量 | 精準(zhǔn)控制,可防止刀具過(guò)熱和沖洗硅渣。 |
四、劃片的標(biāo)準(zhǔn)工藝流程(Step by Step)
步驟 1:藍(lán)膜固定
晶圓經(jīng)過(guò)貼膜工藝,已被固定在藍(lán)膜上,藍(lán)膜安裝在金屬框架上,待入劃片機(jī)。
步驟 2:設(shè)定劃線路徑
劃片設(shè)備依據(jù)芯片排列圖,設(shè)定劃線路徑,確保沿著“街道線”(scribe line)切割,不傷到芯片區(qū)域。
步驟 3:選擇刀片或激光
普通刀片用于大部分標(biāo)準(zhǔn)芯片
激光切割適用于高精度、小間距、堆疊結(jié)構(gòu)芯片
步驟 4:切割操作
刀片開(kāi)始旋轉(zhuǎn),并沿著設(shè)定軌跡緩慢推進(jìn)
同時(shí)噴灑超純水,帶走切削粉塵,冷卻刀具
一般一顆晶圓需切割數(shù)十至上百條線
步驟 5:防止切穿藍(lán)膜
切割深度需精準(zhǔn)控制,不能穿透藍(lán)膜,否則芯片會(huì)散落,無(wú)法進(jìn)行下一步封裝。
五、特殊劃片工藝說(shuō)明
1.?激光切割
適用于超小芯片、超窄劃線(cutting lane)、或三維堆疊封裝
優(yōu)勢(shì):無(wú)機(jī)械應(yīng)力、切割精度高、切割寬度小
2.?雙刀劃片
有些芯片為保護(hù)表層結(jié)構(gòu),需進(jìn)行“雙次切割”:
第一次用寬刀片清除表層保護(hù)層
第二次用窄刀片完成精準(zhǔn)切割
六、劃片的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)與控制重點(diǎn)
問(wèn)題 | 原因 | 結(jié)果 | 對(duì)策 |
---|---|---|---|
芯片崩邊 | 刀速、進(jìn)給不當(dāng) | 良率下降 | 優(yōu)化刀片參數(shù) |
硅渣堆積 | 沖洗水不足 | 污染、刀具磨損 | 增大水流控制角度 |
靜電破壞 | 用水電阻過(guò)高 | 芯片失效 | 保證純水電阻<1MΩ |
藍(lán)膜切穿 | 深度控制失敗 | 芯片掉落 | 嚴(yán)格設(shè)定Z軸深度 |
七、劃片后的清潔處理
清洗芯片表面
沖洗掉劃片后殘留的硅粉和顆粒
確保打線鍵合區(qū)無(wú)異物污染
水中加藥劑
有時(shí)在純水中加入化學(xué)清洗劑或二氧化碳?xì)馀?/strong>,提高清潔效果,避免殘留物干擾后續(xù)封裝。
八、總結(jié)回顧
劃片是將晶圓上成百上千顆芯片精準(zhǔn)切割成單顆的重要步驟,它是良率控制的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)之一。核心要點(diǎn):
項(xiàng)目 | 內(nèi)容 |
---|---|
定義 | 將晶圓切割成單顆芯片的工藝 |
工藝方式 | 機(jī)械刀片劃片或激光切割 |
控制要素 | 刀速、轉(zhuǎn)速、水流、電阻、深度 |
清洗要求 | 純水沖洗、必要時(shí)加藥劑 |
風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn) | 崩邊、靜電、藍(lán)膜穿透 |
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