硅晶圆复合划片工艺研究

硅 晶 圆划 片 是集 成 电路 封 装 制 程 中对 晶 圆上 多 个 芯 片 图形 进 行 划 切 加 工 的关 键 工 序 ， 要 求 沿 切 割 道 完 全 分 离 芯 片 。传 统 的加 工 方 式 是 在 晶 圆 背 面 贴 上 蓝 膜 ，采 用 砂 轮 刀 片 完 全 切 断 晶 圆 而 不 划 伤 蓝 膜 。由 于机 械 应 力 的存 在 ，切 割 槽 背 面 容 易 产 生 崩 边 。另外 ，对 于 切 割 道 内有 玻 璃 、低 Ｋ 介 质 等 保 护 层 的 晶 圆 ，容 易 造 成保 护 层 崩 裂 和 脱 落 ，影 响 芯 片 性 能 。激 光 划 片属 于 非接 触 加 工 ，不 产 生 崩 边 ，无 刀 具 磨 损和 水 污 染 ，但 热 影 响和 熔 渣 是 不 容 忽 视 的 问题 ，即 便 是冷 加 工 的 ３５５ ｎｌＴｌ紫 外 激 光 或
收 稿 日期 ：２０１８－０１—０１
先 进 封 装 技 术 与设 备
电 子 工 业 毫 用 设 备
求 的硅 品 圆划 切 借 鉴 。 １ 砂 轮 划 片
而 切 割 产 生 的残 渣 随 冷 却 水排 出 ， 又wk.baidu.com需 考 虑 污 染 处 理 问题 。
１．１ 砂 轮 划 片 原 理 砂 轮 划 片 机 是 通 过 高速 空气 静 压 电主 轴 驱 动
本 文 介 绍 了一 种 硅 晶 圆 的 复 合 划 片 方 式 ，结 合 了砂 轮 划 切 和 激 光 划 切 各 自的优 点 ，通 过 大 量 工 艺 试 验 和 测 量 分 析 ，验 证 了这 种 方 法 能够 实 现 理 想 的加 工 质 量 并 能 满 足 工 艺 要 求 ，可 供 相 似 要
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电 子 工 业 毫 用 设 备
先进 封装技术与设备
硅 晶圆复合 划 片工 艺研 究
李燕玲 ，高爱梅 ，张 雅丽
（中 国 电子 科 技 集 团公 司 第 四 十 五 研 究所 ，北 京 １００１７６）
摘 要 ：砂 轮 划 片和 激 光 划 片是 硅 晶 圆 的 两种 主要 划 片 方 式 ，从 理 论 和 工 艺试 验 两个层 面 ，分析
刀 片 高速 旋 转 ，实现 对 材 料 的强 力 磨 削 ，主 要 用 于 硅 集 成 电路 、发光 极 管 、陶 瓷 、石 英 、砷 化 镓 和 玻 璃 等 材 料 的 划切 。设备 主要 由主轴 控 制 单 元 、视 觉 对 位 系 统 、ＸＹ０三维 运 动 工作 台 、非接 触 测 高 、刀 片 破 损 检 测 单元 和 漏 水 检 测 单 元组 成 。控 制 主 轴 转 速 、划切 进 给 速度 等 参 数 ，选 择 合适 的刀 片 规格 ，可 以适 应 同材 料 的划 片 工艺 需 求 。
１．３ 砂 轮 划 硅 晶 圆 硅 晶 圆 的 划 片 是 砂 轮 划 片 机 的 主 要 应 用 领
域 ，受 晶 圆制 作工 艺 、表 面 处理 特 性 等 因素 的影 响 ， 划 片效 果也 有所 不 同。在 实验 中选 用 厚度 ２００ ｕｍ， 芯 片 尺 寸 ２２０ ｍ，切 割 道 宽 度 ４０ ｍ ，正 面 光 刻 图 形 ，切 割 道 表 面 为 氧 化 硅 ，厚 度 ２ ｍ ，背 面 无 图 形 ，镀 银 层 ，厚 度 ｌ ｍ 的 １００ ｍｍ（４英 寸 ）ＩＣ 硅 晶 圆 。首 先 对 硅 晶 圆进 行 贴 蓝膜 贴边 框 处 理 ，采 用 厚度 ２４ ｍ 的 金 刚 石 刀 片 ，进 给 速 度 ２０ ｍｍ／ｓ， 经 视觉 识 别 对位 后 沿 切 割道 进 行 划 片 ，然 后扩 膜 分
超 快 激 光 ，仍 然 存 在 一 定 热 影 响 。另 一 个 考验 是 激 光 焦 点 无 法 精 确 控 制 到 入 刀深 度 ，在 完 全 切 透 晶 圆 时往 往 会 损 伤 蓝 膜 ，影 响后 续 的扩 晶工 艺 。采 用 专 用 的激 光 切 割 胶 带 在 一 定 程 度 上 能够 解 决 这 一 难 题 ，但 必 须 控 制残 余 热量 在 胶 带 的损 伤 阈值 内 ， 且 胶 带 的使 用 增 加 了生 产 成 本 。
（Ｔｈｅ ４５ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＣＥＴＣ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１７６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｒ ｉｎｄｉｎｇ ｗｈｅｅｌ ｄｉｃｉｎｇ ａｎｄ ｌａｓｅｒ ｄｉｃｉｎｇ ａｒｅ ｍ ａｉｎｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｓｉｌｉｃｏｎ ｗａｆｅｒ ｄｉｃｉｎｇ ｗａｙｓ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃｓ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｅｘｐｅｒ ｉｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｓｈｏｒｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｗｏ ｄｉｃｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｃｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒ ｉｎｇ ｄａｔａ．Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ａ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｇｒ ｉｎｄｉｎｇ ｗｈｅｅｌ ａｎｄ ｌａｓｅｒ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｄｉｃｉｎｇ ｆｏｒ ｓｉｌｉｃｏｎ ｗａｆｅｒ，ｉｔ ｉｓ ｖｅｒｙ ｖａｌｕａｂｌｅ ｆ ｏｒ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｗｈｅｅｌ ｄｉｃｉｎｇ；Ｌａｓｅｒ ｄｉｃｉｎｇ￣Ｓｉｌｉｃｏｎ ｗａｆｅｒ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｄｉｃｉｎｇ
中 图分 类号 ：ＴＮ３０５．１
文 献标 识 码 ：Ｂ
文 章编 号 ：１００４—４５０７（２０１８）０１—００２５—０５
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｍ ｕｌｔｉｐｌｅ Ｄｉｃｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｗ ａｆｅｒ
ＬＩ Ｙａｎｌｉｎｇ，ＧＡＯ Ａｉｍ ｅｉ，ＺＨＡＮＧ Ｙａｌｉ
了 两 种 划 片 工 艺 的 优 缺 点 ，提 供 了 一 种 适 合 硅 晶 圆 划 片 的 砂 轮 与 激 光 复 合 划 片 工 艺 方 案 ，给 出 工
艺参 数 和测 量 数据 ，具有 很好 的工 程应 用价值 。 关 键 词 ：砂 轮 划 片 ；激光 划 片 ；硅 晶 圆复合 划 片