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晶圓切割的定義和功能

芯長征科技 ? 來源: 芯豆豆 ? 2025-02-11 14:28 ? 次閱讀
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來源:芯豆豆

Dicing(晶圓切割)

定義:

Dicing 是指將制造完成的晶圓(Wafer)切割成單個 Die 的工藝步驟,是從晶圓到獨立芯片生產的重要環節之一。每個 Die 都是一個功能單元,Dicing 的精準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:

將晶圓表面按設計的布局切割成一個個獨立的 Die。

確保每個 Die 的物理尺寸和邊緣完整性。

保證芯片質量:

避免切割過程中損傷芯片或引發裂紋。

最大限度減少應力和缺陷對芯片功能的影響。

為封裝工藝做準備:

切割完成后,Die 將進入封裝流程,因此 Dicing 是封裝前的最后一步。

Dicing 的主要方法

機械切割(Blade Dicing):

切割產生的機械應力可能導致晶圓裂紋。

切口寬度(Kerf)較大,材料浪費較多。

成本較低。

切割速度較快。

方法:使用高速旋轉的金剛石刀片對晶圓進行切割。

特點:常用于較大尺寸的晶圓(6英寸以下)。

優點:

缺點:

類比:像用精密鋸片切割木板,雖然效率高,但切割線可能會有一定損耗。

激光切割(Laser Dicing):

對設備要求高,成本較高。

切口寬度小,減少材料損耗。

應力小,適合高性能芯片。

方法:使用高能激光束沿晶圓表面或內部進行精確切割。

特點:適用于更薄、更小的晶圓或高密度芯片設計。

優點:

缺點:

類比:類似激光雕刻,通過非接觸方式完成精細切割,損傷小但設備昂貴。

隱形切割(Stealth Dicing):

工藝復雜,適合特定晶圓類型。

切割表面無損傷。

非常適合薄晶圓和密集電路設計

方法:使用激光在晶圓內部創建隱形裂紋,隨后通過外力分離 Die。

特點:無需切割表面,切割損耗極低。

優點:

缺點:

類比:像在玻璃內部劃出裂紋后,通過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程中移動。

類比:就像在木板上貼保護膜,既能固定又能防止損傷。

對準(Alignment):

根據晶圓上的切割標記(Scribe Line),對齊刀片或激光位置,確保切割精度。

類比:類似裁剪布料前對齊裁剪線。

切割(Dicing):

通過機械刀片、激光或隱形切割技術,沿 Scribe Line 切割晶圓。

類比:將大蛋糕按照預定切割線分成一塊塊小蛋糕。

清洗(Cleaning):

清除切割過程中產生的碎屑(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):

從支撐膜上取出獨立的 Die,為封裝工藝做準備。

類比:像從模具中取出已成型的零件。

Dicing 的關鍵參數

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。

激光切割通常比機械切割的 Kerf 更小。

應力控制:

切割過程中避免對晶圓和芯片產生過多機械應力。

切割精度:

切割線的位置精度,直接影響芯片的外形質量和后續封裝。

薄晶圓處理:

對于超薄晶圓(如 100μm 以下),需要更加精細的切割工藝和支撐技術。

Dicing 的重要性

直接影響芯片良率:

切割過程中的應力或裂紋會導致芯片失效,影響最終良品率。

支持高集成度工藝:

隨著芯片設計密度提高,Dicing 工藝需要更高的精度以適應狹窄的 Scribe Line。

減少材料浪費:

更先進的 Dicing 工藝(如隱形切割)可降低材料浪費,優化成本。

類比:Dicing 是芯片制造的“精準裁縫”

晶圓是裁縫手中的大布料,Dicing 就是把它按照設計線裁剪成一塊塊適合使用的小布片(Die)。

不同的裁剪工具(機械刀片、激光、隱形切割)對應不同的布料類型(晶圓厚度、材質)。

Dicing 的精確性決定了成品的質量和美觀,就像裁縫的技術決定了衣服的剪裁效果。

總結

Dicing 是從晶圓到獨立芯片的重要過渡步驟,其核心目標是將晶圓上的 Die 精確切割為獨立的最小功能單元,同時避免機械應力或裂紋對芯片性能的損傷。通過不斷改進切割技術(如激光切割、隱形切割),Dicing 工藝已能夠滿足現代半導體制造高精度、高密度和低成本的要求,是芯片制造中不可或缺的一環。

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原文標題:Fab廠常見工藝名詞術語:Dicing(晶圓切割)

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