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晶圆划片工艺分析_刀片_粘性

雨夜梧桐 2024-11-11 07:31:42 0

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晶圆经由前道工序后芯片制备完成,还须要经由切割使晶圆上的芯片分离下来,最后进行封装。
不同厚度晶圆选择的晶圆切割工艺也不同:

厚度100um以上的晶圆一样平常利用刀片切割。

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厚度不到100um的晶圆一样平常利用激光切割,激光切割可以减少剥落和裂纹的问题,但是在100um以上时,生产效率将大大降落。

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(图片来自网络侵删)

厚度不到30um的晶圆则利用等离子切割,等离子切割速率快,不会对晶圆表面造成损伤,从而提高良率,但是其工艺过程更为繁芜。

图1 刀片切割(Blade dicing or blade sawing)

图2 刀片切割(锯切)过程中,保护膜的附着与摘除

为了保护晶圆在切割过程中免受外部损伤,事先会在晶圆上贴敷胶膜,以便担保更安全的“切单”。
“背面减薄(Back Grinding)”过程中,胶膜会贴在晶圆的正面。
但与此相反,在“刀片”切割中,胶膜要贴在晶圆的背面。
而在共晶贴片(Die Bonding,把分离的芯片固定在PCB或定架上)过程中,贴会背面的这一胶膜会自动脱落。
切割时由于摩擦很大,以是要从各个方向连续喷洒DI水(去离子水)。
而且,叶轮要附有金刚石颗粒,这样才可以更好地切片。
此时,切口(刀片厚度:凹槽的宽度)必须均匀,不得超过划片槽的宽度。

很长一段韶光,锯切一贯是被最广泛利用的传统的切割方法,其最大的优点便是可以在短韶光内切割大量的晶圆。
然而,如果切片的进给速率(Feeding Speed)大幅提高,小芯片边缘剥落的可能性就会变大。
因此,应将叶轮的旋转次数掌握在每分钟30000次旁边。

晶圆划片机

晶圆切割时,常常碰着较窄迹道(street)宽度,哀求将每一次切割放在迹道中央几微米范围内的能力。
这就哀求利用具有高分度轴精度、高光学放大和前辈对准运算的设备。
当用窄迹道切割晶圆时,应选择尽可能最薄的刀片。
可是,很薄的刀片(20µm)是非常薄弱的,更随意马虎过早分裂和磨损。
结果,其寿命期望和工艺稳定性都比较厚的刀片差。
对付50~76µm迹道的刀片推举厚度该当是20~30µm。

作为国产划片机的精良品牌,博捷芯一贯致力于精密划切设备的研发。
可用于集成电路QFN、压电陶瓷、发光二极管、分离器件、光通讯器件、LED芯片、热敏电阻、光学器件、陶瓷电路器件的划切分离加工。
适用于硅、石英、玻璃、蓝宝石、氧化铝、氧化铁、砷化镓和铌酸锂等材料的划切加工。
具有单主轴和双主轴的机型,部分的零部件也可以用于国外设备的掩护,对付企业产品线升级换代十分友好。

划片工艺关键点

1. 碎片(Chipping)

顶面碎片(TSC, top-side chipping),它发生晶圆的顶面,变成一个合格率问题,当切片靠近芯片的有源区域时,紧张依赖刀片磨砂粒度、冷却剂流量和进给速率。

背面碎片(BSC, back-side chipping)发生在晶圆的底面,昔时夜的、不规则眇小裂纹从切割的底面扩散开并汇合到一起的时候(图1b)。
当这些眇小裂纹足够长而引起不可接管的大颗粒从切口除掉的时候,BSC变成一个合格率问题。
如果背面碎片的尺寸在10µm以下,忽略不计。
另一方面,当尺寸大于25µm时,可以看作是潜在的受损。
可是,50µm的均匀大小可以接管,示晶圆的厚度而定。

图4 刀片优化(Blade Optimization)

为了吸收新的切片寻衅,切片系统与刀片之间的协作是必要的。
对付高端(high-end)运用特殊如此。
刀片在工艺优化中起紧张的浸染。

除了尺寸,三个关键参数决定刀片特性:金刚石(磨料)尺寸、金刚石含量和粘结剂的类型。
结合物是各种金属和/或个中分布有金刚石磨料的基体。
其它成分,诸如进给率和心轴速率,也可能影响刀片选择。

三个关键的刀片元素(金刚石尺寸、浓度和结合物硬度)的相对主要性取决于刀片磨料尺寸和工艺参数。
为了给一个特定运用选择最适宜的刀片,对这些关系的理解是必要的。

2. 刀片负载监测(Blade Load Monitering)

在切片或任何其它磨削过程中,在不超出可接管的切削质量参数时,新一代的切片系统可以自动监测施加在刀片上的负载,或扭矩。
对付每一套工艺参数,都有一个切片质量低落和BSC涌现的极限扭矩值。
切削质量与刀片基板相互浸染力的相互关系,和其变量的丈量使得可以决定工艺偏差和损伤的形成。
工艺参数可以实时调度,使得不超过扭矩极限和得到最大的进给速率。

切片工序的关键部分是切割刀片的修整(dressing)。
在非监测的切片系统中,修整工序是通过一套反复试验来建立的。
在刀片负载受监测的系统中,修整的终点是通过丈量的力量数据来创造的,它建立最佳的修整程序。
这个方法有两个优点:不须要限时来担保最佳的刀片性能,和没有合格率丢失,该丢失是由于用部分修整的刀片切片所造成的质量差。

3.冷却剂流量稳定(Coolant Flow Stabilization)

以稳定的扭矩运转的系统哀求进给率、心轴速率和冷却剂流量的稳定。
冷却剂在刀片上施加阻力,它造成扭力。
最新一代的切片系统通过掌握冷却剂流量来保持稳定的流速和阻力,从而保持冷却剂扭矩影响稳定。

当切片机有稳定的冷却剂流量和所有其它参数都受掌握时,坚持一个稳定的扭矩。
如果记录,从稳定扭矩的任何偏离都是由于不受控的成分。
这些包括由于喷嘴堵塞的冷却剂流量变革、喷嘴调度的变革、刀片对刀片的变革、刀片情形和操作员缺点。

切片工艺变得越来越且哀求高。
切割迹道变得越窄,可能充满测试用衰耗器(test pad),并且刀片可能须要切割由不同材料制成的各种涂敷层。
在这些条件下达到最大的切片工艺合格率和生产率哀求负责的刀片选择和前辈的工艺掌握能力。

UV膜与蓝膜的差异

晶圆在划片之前,会在晶圆的背面粘上一层膜,该层膜的浸染是将芯片粘在膜上,可以保持晶粒在切割过程中的完全,减少切割过程中所产生的崩碎、位移和掉落等问题。
实际生产中,用于固定wafer和芯片的膜,一样平常利用UV膜或蓝膜。

UV膜:紧张用于晶圆减薄工艺;

蓝膜:紧张用于晶圆划片工艺;

图5 UV和蓝膜

UV膜 / SLIONTEC UV tape产品参数如下:

UV胶带(UV膜)是在各种硅片、封装基板、陶瓷、玻璃、水晶等多种工件的切割工程中利用的胶带。

产品特点:以具有強等方性伸特性的PO膜为底材,切割产品时可以坚固地固定产品。

用场:UV照射后,胶带的粘性减弱,切割后产品随意马虎剥离。

Sliontec UV胶带特点:

1. 品种完好,胶层有多种厚度(5~25um)

2. 减少背崩以及防止飞料,以及芯片飞溅

3.实现Easy Pick-up(随意马虎剥离)

4. 对EMC(Epoxy Molding Compound半导体环氧合成高分子封装材料)等较难接着的工件,也具有优质的贴附性 。

5. 防静电型(选项) 。

Sliontec UV胶带规格参数一览表:

蓝膜 / Marubishi Bule tape产品参数如下:

蓝膜可在半导体晶圆切割过程中利用。

特色:

具有良好的粘合稳定性。

具有良好的拾取性能和剥落性能。

PVC 底材薄,胶带具有良好的扩展性。

符合Rohs2.0哀求。

建议芯片尺寸为 0.8 mmsq – 5 mmsq。

Marubishi蓝膜参数规格一览表:

UV膜和蓝膜的特性

UV膜与蓝膜均具有粘性,粘性程度一样平常用粘性剥离度来表示,常日利用单位N/20 mm或者N/25 mm,1 N/20 mm的意义是测试条宽度为20mm,用180°的剥离角度从测试版年夜将其剥离的力是1N。

UV膜是将分外配方的涂料涂布于PET薄膜基材表面,达到阻隔紫外光以及短波长可见光的效果,图2为通用的UV膜构造图。
一样平常UV膜有3层构成,其基层材质为聚乙烯氯化物,粘性层在中间,与粘性层相邻的为覆层(release film),部分UV膜型号没有该覆层。

图6 UV膜构造图

UV膜常日叫紫外线照射胶带,价格相对较高,未利用时有效期较短。
分为高粘性、中粘性和低粘性三种。
高粘性的UV膜没有经由紫外线照射时粘性在5000mN/20mm ~ 12000mN/20mm,经由紫外线照射后,剥离黏度在1000mN/20mm以下;低粘性的UV膜没有经由紫外线照射的剥离性黏度在1000mN/20mm旁边,经由紫外线照射后,剥离黏度低落到100mN/20mm旁边。
低粘性的UV膜经由紫外线照射后,wafer表面不会有残胶征象,晶粒随意马虎取下。

UV膜有适当的扩展性,在减薄划片的过程中,水不会渗入晶粒和胶带之间。
蓝膜常日叫电子级胶带,价格较低,是一种蓝色的粘性度不变的膜,其粘性剥离度一样平常在100~3000mN/20mm,受温度的影响会产生残胶。
比较之下,UV膜较蓝膜更为稳定。

图7 UV膜和蓝膜

UV膜和蓝膜在生产中的运用剖析

常日来说,对付小芯片减薄划片时利用UV膜,对付大芯片减薄划片时利用蓝膜,由于,UV膜的粘性可以利用紫外线的照射韶光和强度来掌握,防止芯片在抓取的过程中漏抓或者抓崩。
若芯片在减薄划切实之后,直接上倒封装标签生产线,那么最好利用UV膜,由于倒封装生产线的芯片一样平常比较小,而且设备的顶针在蓝膜底部将芯片顶起。
如果利用较大粘性剥离度的蓝膜,可能使得顶针在顶起芯片的过程中将芯片顶碎。

图8 UV膜和蓝膜

蓝膜由于受其温度影响乃粘性度会发生变革,而且本身粘性度较高,因此,一样平常较大面积的芯片或者wafer减薄划切后直接进行后封装工艺,而非直接进行倒封装工艺做Inlay时,可以考虑利用蓝膜。

UV膜与蓝膜比较,它的粘性剥离度可变性使得其优胜性很大,紧张浸染为:用于wafer减薄过程中对wafer进行固定;wafer划切过程中,用于保护芯片,防止其脱落或崩边;用于wafer的翻转和运输,防止已经划好的芯片发生脱落。
规范化利用UV膜和蓝膜的各个参数,根据芯片所须要的加工工艺,选择得当的UV膜或者蓝膜,即可以节省本钱,又可以加进芯片家当化发展。

来源:芯片半导体实验室

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