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Dicing(晶圓切割)
定義:
Dicing 是指將制造完成的晶圓(Wafer)切割成單個(gè) Die 的工藝步驟,是從晶圓到獨(dú)立芯片生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之一。每個(gè) Die 都是一個(gè)功能單元,Dicing 的精準(zhǔn)性直接影響芯片的良率和性能。
Dicing 的主要功能
分離晶圓上的芯片:
將晶圓表面按設(shè)計(jì)的布局切割成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的 Die。
確保每個(gè) Die 的物理尺寸和邊緣完整性。
保證芯片質(zhì)量:
避免切割過(guò)程中損傷芯片或引發(fā)裂紋。
最大限度減少應(yīng)力和缺陷對(duì)芯片功能的影響。
為封裝工藝做準(zhǔn)備:
切割完成后,Die 將進(jìn)入封裝流程,因此 Dicing 是封裝前的最后一步。
Dicing 的主要方法
切割產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力可能導(dǎo)致晶圓裂紋。
切口寬度(Kerf)較大,材料浪費(fèi)較多。
成本較低。
切割速度較快。
方法:使用高速旋轉(zhuǎn)的金剛石刀片對(duì)晶圓進(jìn)行切割。
特點(diǎn):常用于較大尺寸的晶圓(6英寸以下)。
優(yōu)點(diǎn):
缺點(diǎn):
類比:像用精密鋸片切割木板,雖然效率高,但切割線可能會(huì)有一定損耗。
激光切割(Laser Dicing):
對(duì)設(shè)備要求高,成本較高。
切口寬度小,減少材料損耗。
應(yīng)力小,適合高性能芯片。
方法:使用高能激光束沿晶圓表面或內(nèi)部進(jìn)行精確切割。
特點(diǎn):適用于更薄、更小的晶圓或高密度芯片設(shè)計(jì)。
優(yōu)點(diǎn):
缺點(diǎn):
類比:類似激光雕刻,通過(guò)非接觸方式完成精細(xì)切割,損傷小但設(shè)備昂貴。
隱形切割(Stealth Dicing):
工藝復(fù)雜,適合特定晶圓類型。
切割表面無(wú)損傷。
非常適合薄晶圓和密集電路設(shè)計(jì)。
方法:使用激光在晶圓內(nèi)部創(chuàng)建隱形裂紋,隨后通過(guò)外力分離 Die。
特點(diǎn):無(wú)需切割表面,切割損耗極低。
優(yōu)點(diǎn):
缺點(diǎn):
類比:像在玻璃內(nèi)部劃出裂紋后,通過(guò)輕微外力讓玻璃分離成小塊。
Dicing 的主要步驟
晶圓貼膜(Wafer Mounting):
在晶圓背面貼上一層支撐膜(Dicing Tape),固定晶圓并避免切割過(guò)程中移動(dòng)。
類比:就像在木板上貼保護(hù)膜,既能固定又能防止損傷。
對(duì)準(zhǔn)(Alignment):
根據(jù)晶圓上的切割標(biāo)記(Scribe Line),對(duì)齊刀片或激光位置,確保切割精度。
類比:類似裁剪布料前對(duì)齊裁剪線。
切割(Dicing):
通過(guò)機(jī)械刀片、激光或隱形切割技術(shù),沿 Scribe Line 切割晶圓。
類比:將大蛋糕按照預(yù)定切割線分成一塊塊小蛋糕。
清洗(Cleaning):
清除切割過(guò)程中產(chǎn)生的碎屑(如硅粉、膠渣),確保 Die 表面潔凈。
類比:清理裁剪后的布料邊角,避免影響成品。
取出(Die Pick-Up):
從支撐膜上取出獨(dú)立的 Die,為封裝工藝做準(zhǔn)備。
類比:像從模具中取出已成型的零件。
Dicing 的關(guān)鍵參數(shù)
切割線寬度(Kerf Width):
指切割所占的寬度,越小越能減少材料損耗。
激光切割通常比機(jī)械切割的 Kerf 更小。
應(yīng)力控制:
切割過(guò)程中避免對(duì)晶圓和芯片產(chǎn)生過(guò)多機(jī)械應(yīng)力。
切割精度:
切割線的位置精度,直接影響芯片的外形質(zhì)量和后續(xù)封裝。
薄晶圓處理:
對(duì)于超薄晶圓(如 100μm 以下),需要更加精細(xì)的切割工藝和支撐技術(shù)。
Dicing 的重要性
直接影響芯片良率:
切割過(guò)程中的應(yīng)力或裂紋會(huì)導(dǎo)致芯片失效,影響最終良品率。
支持高集成度工藝:
隨著芯片設(shè)計(jì)密度提高,Dicing 工藝需要更高的精度以適應(yīng)狹窄的 Scribe Line。
減少材料浪費(fèi):
更先進(jìn)的 Dicing 工藝(如隱形切割)可降低材料浪費(fèi),優(yōu)化成本。
類比:Dicing 是芯片制造的“精準(zhǔn)裁縫”
晶圓是裁縫手中的大布料,Dicing 就是把它按照設(shè)計(jì)線裁剪成一塊塊適合使用的小布片(Die)。
不同的裁剪工具(機(jī)械刀片、激光、隱形切割)對(duì)應(yīng)不同的布料類型(晶圓厚度、材質(zhì))。
Dicing 的精確性決定了成品的質(zhì)量和美觀,就像裁縫的技術(shù)決定了衣服的剪裁效果。
總結(jié)
Dicing 是從晶圓到獨(dú)立芯片的重要過(guò)渡步驟,其核心目標(biāo)是將晶圓上的 Die 精確切割為獨(dú)立的最小功能單元,同時(shí)避免機(jī)械應(yīng)力或裂紋對(duì)芯片性能的損傷。通過(guò)不斷改進(jìn)切割技術(shù)(如激光切割、隱形切割),Dicing 工藝已能夠滿足現(xiàn)代半導(dǎo)體制造對(duì)高精度、高密度和低成本的要求,是芯片制造中不可或缺的一環(huán)。
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原文標(biāo)題:Fab廠常見(jiàn)工藝名詞術(shù)語(yǔ):Dicing(晶圓切割)
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