晶圆切割

晶圆切割，是半导体器件制造过程中，将裸晶从半导体成品晶圆上分离出来的过程。晶圆切割进行于光刻工艺之后的，涉及划线、断裂、机械锯切或激光切割等等，切割方法通常都自动化以确保精度和准确性。切割后单个硅芯片可以被封装到芯片载体中，用于构建电子设备，例如计算机等。

切割过程中，晶圆通常安装在切割胶带上，切割胶带具有黏性背衬，可将晶圆固定在薄金框架上。根据切割应用的不同，切割胶带具有不同的特性。 UV固化胶带用于较小尺寸，非UV切割胶带用于较大芯片尺寸。划片锯可以使用带有钻石颗粒的划片刀片，以30,000 rpm的速度旋转并用去离子水冷却。一旦晶圆被切割，留在切割带上的片就被称为裸晶。每个都将被封装在合适的封装中或作为“裸芯片”直接放置在印刷电路板基板上。被切掉的区域称为模具街道，通常约75 μm宽。一旦晶圆被切割，芯片将留在切割胶带上，直到在电子组装过程中被芯片处理设备（例如芯片键合机或芯片分类机）取出。

标准半导体制造采用“减薄后切割”方法，即先将晶圆减薄，然后再进行切割。晶圆在切割前会被称为背面研磨（back side grinding）的工艺进行研磨。

留在胶带上的芯片尺寸范围可能为一侧35 mm（非常大）至 0.1 mm（非常小）。创建的模具可以是由直线生成的任何形状，通常是矩形或正方形。在某些情况下，它们也可以是其他形状，这取决于所使用的分割方法。全切割激光切割机能够切割和分离各种形状。

切割的材料包括玻璃、氧化铝、硅、砷化镓(GaAs)、蓝宝石上硅(SoS)、陶瓷和精密化合物半导体。

隐形切割

隐形切割150 µm厚的硅晶圆横截面显微照片

硅芯片的切割也可以透过基于激光的技术进行，即所谓的隐形切割过程。它是一个两阶段的过程，首先透过沿着预定的切割线扫描光束将缺陷区域引入晶圆中，然后扩展下面的载体膜以引发断裂。

第一步使用波长1064 nm的脉冲Nd:YAG 激光，很好适应硅的电子能隙（1117 nm），因此可通过光学聚焦调整最大吸收。缺陷区域约10 µm宽度透过激光沿着预期的切割通道进行多次扫描刻划，其中光束聚焦在晶圆的不同深度。单一激光脉冲会导致类似于蜡烛火焰形状的缺陷晶体区域。这种形状是由激光光束焦点中照射区域的快速熔化和凝固造成，其中只有一些 立方微米等级的小体积在纳秒内突然升至约1000 K的温度，然后再次降至环境温度。激光的脉冲频率通常约为100 kHz，而芯片以大约 1 m/s的速度移动。缺陷区域约10 µm 宽度最终刻在晶圆上，在机械负载下沿着晶圆发生优先断裂。断裂在第二步骤中进行，并透过径向膨胀芯片所附着的载体膜来进行。解理从底部开始并进展到表面，因此必须在底部引入高畸变密度。

隐形切割工艺的优点是不需要冷却液。干式切割方法不可避免地必须应用于某些微机电系统 的制备，特别是当这些系统用于生物电子时。此外，隐形切割几乎不会产生碎片，并且由于与晶圆锯相比切口损失较小，因此可以改善晶圆表面的利用。在此步骤之后可以进行芯片研磨，以减少芯片厚度。

研削前切割

DBG （dice before grind）制程是一种无需切割即可分离芯片的方法。分离发生在晶圆减薄步骤期间。最初使用半切切割机将晶圆切割至低于最终目标厚度的深度。接下来，将晶圆减薄至目标厚度，同时安装在特殊的黏合膜，然后安装到拾取胶带上以将芯片固定到位，直到准备好进行封装步骤。 DBG 制程的优点在于更高的模具强度。或者，可以使用等离子切割，用DRIE等离子蚀刻取代切割机锯。

DBG制程需要背磨胶带具有以下属性，1）黏附力强（防止磨削过程中研磨液和模具灰尘的渗透），2）吸收和/或缓解磨削过程中的压缩应力和剪切应力，3）抑制因芯片之间的接触而产生的裂纹，4）透过紫外线照射可以大大降低黏合强度。

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