晶圆切割的定义和功能
2025-03-10 06:38:14各得其宜网

来源:芯豆豆

Dicing(晶圆切割)

定义:

Dicing 是晶圆指将制造完成的晶圆(Wafer)切割成单个 Die 的工艺步骤,是切割从晶圆到独立芯片生产的重要环节之一。每个 Die 都是义和一个功能单元,Dicing 的晶圆精准性直接影响芯片的良率和性能。

Dicing 的切割主要功能

分离晶圆上的芯片:

将晶圆表面按设计的布局切割成一个个独立的 Die。

确保每个 Die 的义和物理尺寸和边缘完整性。

保证芯片质量:

避免切割过程中损伤芯片或引发裂纹。晶圆

最大限度减少应力和缺陷对芯片功能的切割影响。

为封装工艺做准备:

切割完成后,义和Die 将进入封装流程,晶圆因此 Dicing 是切割封装前的最后一步。

Dicing 的义和主要方法

机械切割(Blade Dicing):

切割产生的机械应力可能导致晶圆裂纹。

切口宽度(Kerf)较大,晶圆材料浪费较多。切割

成本较低。义和

切割速度较快。

方法:使用高速旋转的金刚石刀片对晶圆进行切割。

特点:常用于较大尺寸的晶圆(6英寸以下)。

优点:

缺点:

类比:像用精密锯片切割木板,虽然效率高,但切割线可能会有一定损耗。

激光切割(Laser Dicing):

对设备要求高,成本较高。

切口宽度小,减少材料损耗。

应力小,适合高性能芯片。

方法:使用高能激光束沿晶圆表面或内部进行精确切割。

特点:适用于更薄、更小的晶圆或高密度芯片设计。

优点:

缺点:

类比:类似激光雕刻,通过非接触方式完成精细切割,损伤小但设备昂贵。

隐形切割(Stealth Dicing):

工艺复杂,适合特定晶圆类型。

切割表面无损伤。

非常适合薄晶圆和密集电路设计

方法:使用激光在晶圆内部创建隐形裂纹,随后通过外力分离 Die。

特点:无需切割表面,切割损耗极低。

优点:

缺点:

类比:像在玻璃内部划出裂纹后,通过轻微外力让玻璃分离成小块。

Dicing 的主要步骤

晶圆贴膜(Wafer Mounting):

在晶圆背面贴上一层支撑膜(Dicing Tape),固定晶圆并避免切割过程中移动。

类比:就像在木板上贴保护膜,既能固定又能防止损伤。

对准(Alignment):

根据晶圆上的切割标记(Scribe Line),对齐刀片或激光位置,确保切割精度。

类比:类似裁剪布料前对齐裁剪线。

切割(Dicing):

通过机械刀片、激光或隐形切割技术,沿 Scribe Line 切割晶圆。

类比:将大蛋糕按照预定切割线分成一块块小蛋糕。

清洗(Cleaning):

清除切割过程中产生的碎屑(如硅粉、胶渣),确保 Die 表面洁净。

类比:清理裁剪后的布料边角,避免影响成品。

取出(Die Pick-Up):

从支撑膜上取出独立的 Die,为封装工艺做准备。

类比:像从模具中取出已成型的零件。

Dicing 的关键参数

切割线宽度(Kerf Width):

指切割所占的宽度,越小越能减少材料损耗。

激光切割通常比机械切割的 Kerf 更小。

应力控制:

切割过程中避免对晶圆和芯片产生过多机械应力。

切割精度:

切割线的位置精度,直接影响芯片的外形质量和后续封装。

薄晶圆处理:

对于超薄晶圆(如 100µm 以下),需要更加精细的切割工艺和支撑技术。

Dicing 的重要性

直接影响芯片良率:

切割过程中的应力或裂纹会导致芯片失效,影响最终良品率。

支持高集成度工艺:

随着芯片设计密度提高,Dicing 工艺需要更高的精度以适应狭窄的 Scribe Line。

减少材料浪费:

更先进的 Dicing 工艺(如隐形切割)可降低材料浪费,优化成本。

类比:Dicing 是芯片制造的“精准裁缝”

晶圆是裁缝手中的大布料,Dicing 就是把它按照设计线裁剪成一块块适合使用的小布片(Die)。

不同的裁剪工具(机械刀片、激光、隐形切割)对应不同的布料类型(晶圆厚度、材质)。

Dicing 的精确性决定了成品的质量和美观,就像裁缝的技术决定了衣服的剪裁效果。

总结

Dicing 是从晶圆到独立芯片的重要过渡步骤,其核心目标是将晶圆上的 Die 精确切割为独立的最小功能单元,同时避免机械应力或裂纹对芯片性能的损伤。通过不断改进切割技术(如激光切割、隐形切割),Dicing 工艺已能够满足现代半导体制造高精度、高密度和低成本的要求,是芯片制造中不可或缺的一环。