先聊聊切割中最關鍵的耗材刀片（Blade）。刀片厚度的選擇決定于晶粒間距和路緣寬度（kerf width），刀刃厚度（blade exposure）是指可用于切割部分，較厚的刀刃可以延長葉片壽命，而較短刀刃可以在較高的轉速下姿態保持更穩定。刀片網格（Blade mesh）是指組成刀片所用金剛石的相對尺寸，較小的blade mesh代表所用金剛石尺寸更小。較大的鉆石有更多的切割力，但可能會加劇DIE chipping，而較小的金剛石可以使切割后的邊緣更光滑。但是，如果所選的網格太細，刀片可能無法將晶圓切開。當然刀片也不全是由金剛石組成，大家可以圖1所示，金剛石的占比大約只占25%左右。 圖1 ZH05-SD2000刀片邊緣顯微鏡圖：金剛石在表面分布 圖2 ZH05-SD3500刀片邊緣顯微鏡圖：金剛石在表面分布 晶圓切割當前主流仍采用Disco開發的匿痕切割（Stealth Dicing， SD）法，該法的特點是使用高功率激光來破壞硅基的晶格，然后用切刀進行切割，最后再通過膨脹（拉伸）Dicing tape 使得晶粒分開。該方法可以最大程度的較少DIE chipping發生的可能性。可以簡單理解為在物理刀片切割前，先由激光進行預切割，在切割路徑上預先破壞晶圓。從而減少物理刀片切割時產生的DIE chipping。激光通常會通過聚焦，聚集在需要切割的路徑上，而激光的波長決定了激光聚焦后斑點的大小。激光的波長又由激光的類型決定。較厚的晶片可能需要在不同的深度進行多次的激光預切割。眼科手術中常用的飛秒激光，也被應用于該領域。 圖3 DIE chipping 崩角；a) 由晶圓上方開始出現的裂紋；b)頭發絲裂紋 根據wafer晶圓布線不同，切割形式有多種多樣。如圖4和圖5所示。還有一種完全由激光切割的方法，但是由于激光強度太大，很容易在切割邊緣產生如圖6所示的缺陷：（1）金屬熔化產生的高低不平的邊緣和（2）硅熔化產生的的不規則體。 圖4 Step1: 晶圓制備時自帶隔離區，Step2：匿痕切割，Step3：擴膜將晶粒分開 圖5 激光通切示意圖 圖6 激光通切產生的缺陷 在介于“激光通切”和“激光+刀片切割”之間還有一種叫做Laser Scribing (Grooving)的方法。該方法示意圖如圖7所示，先進行激光開槽，然后在兩道激光中間用刀片進行切割。當然還有更復雜的切割方法如圖8所示，將多種切割方法混合進行切割。當然萬變不離其宗，最終的目的都是為了減少DIE edge的chipping和分層等缺陷。 圖7 Laser Scribing (Grooving) 示意圖 圖8 混合切割法 跳出激光和切刀的束縛，還有一種等離子切割法（Plasma Dicing）。該方法借鑒了晶圓生產工藝中干刻蝕的工藝，使用深度活性離子蝕刻（deep reactive ion etch，DRIE）。這種技術在切割過程中不會對晶片產生機械應力，不會產生碎片，不會產生正反面chipping，也不會在DIE的側壁產生應力，從而大大的提高了良率。 圖9 松下公司的等離子切割樣品 圖10 等離子切割示意圖
當然各種切割工藝都不是完美的，需要根據產品的特性進行選擇。就拿等離子切割為例，其雖然有前文描述的種種優勢，但是切割效率低，設備昂貴，工藝復雜（特別是掩膜，去膜步驟），總成本高等明顯的缺點。 表1 不同廠家切割機性能對比 最后，我們再簡單了解一下主流切割裝備的選擇及廠商選擇。切割機與其它半導體設備所要考慮的參數沒有太大區別，需要考慮定位精度，切割精度，工作范圍，最大行程，移動分辨率，重復精度，最大旋轉角度，刀片轉速，額定扭矩和清洗方式等。我們對比了國內外三家晶圓切割機，可以看到在技術指標上，除了Disco在Z軸的移動分辨率可以做到0.00005mm一個參數比較突出外，其它公布參數本身沒有太大差異。但是參數歸參數，加工過程中設備的可控性及穩定性等都會極大的影響最終產品良率。最后，不得不說目前切割機技術最強還屬Disco。國內的和研和光力科技也都是強有力的跟隨者，特別是在傳統封裝中，國產設備基本完全可以滿足。 屹立芯創 · 除泡品類開創者
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