晶圓劃片：膠著境地

作者：Franise Von Trapp，Managing Editor

 晶圓劃片工藝已經(jīng)不再只是把一個(gè)硅晶圓劃片成單獨(dú)的芯片這樣簡(jiǎn)單的操作。隨著更多的封裝工藝在晶圓級(jí)完成，并且要進(jìn)行必要的微型化，針對(duì)不同任務(wù)的要求，在分割工藝中需要對(duì)不同的操作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。 

例如，分割QFN封裝需要具有可以切割柔性和脆性材料組成的復(fù)合基板的能力。MEMS封裝則常常具有微小和精細(xì)的結(jié)構(gòu)——梁、橋、鉸鏈、轉(zhuǎn)軸、膜和其他敏感形態(tài)——這些都需要特別的操作技術(shù)和注意事項(xiàng)。1 在切割硅晶圓厚度低于100µm，或者像GaAs這樣的脆性材料時(shí)，又增添了額外的挑戰(zhàn)——例如碎片、斷裂和殘?jiān)�的產(chǎn)生。像晶圓劃線和切割，這兩種將晶圓分割成單獨(dú)芯片工藝中較常見的技術(shù)，通常是分別采用金剛石鋸和金剛石劃線工具完成的。2 激光技術(shù)的更新使激光劃線和激光劃片成為一種可行的選擇，特別在藍(lán)光LED封裝和GaAs基板應(yīng)用中。 

無論選擇哪種分割工藝，所有的方法都需要首先將晶圓保護(hù)起來，之后進(jìn)行切割，以保證進(jìn)入芯片粘結(jié)工序之前的轉(zhuǎn)運(yùn)和存儲(chǔ)過程芯片的完整性。其他的可能方法包括基于膠帶的系統(tǒng)、基于篩網(wǎng)的系統(tǒng)以及采用其他粘結(jié)劑的無膠帶系統(tǒng)。

工藝

標(biāo)準(zhǔn)的切割工藝中首先是將減薄的晶圓放置好，使其元件面朝下，放在固定于鋼圈的釋放膠帶上。這樣的結(jié)構(gòu)在切割過程中可以保證晶圓，并且將芯片和封裝繼續(xù)保持在對(duì)齊的位置，方便向后續(xù)工藝的轉(zhuǎn)運(yùn)。工藝的局限來自于減薄晶圓的應(yīng)用，在存儲(chǔ)之后很難從膠帶上取下晶圓，采用激光的話容易切到膠帶，同時(shí)在切割過程中冷卻水的沖擊也會(huì)對(duì)芯片造成損傷。

基于膠帶的分割 

采用基于膠帶的系統(tǒng)時(shí)，需要重點(diǎn)考慮置放系統(tǒng)，以及所采用的條帶類型是不是適合要切割的材料。對(duì)于框架置放系統(tǒng)來說有多種選擇。SEC（Semiconductor Equipment Corporation）公司擁有晶圓/薄膜框架條帶的兩個(gè)模型，在受控的溫度和氣壓參數(shù)下使用條帶。ADT（Advanced Dicing Technologies）公司966型晶圓置放機(jī)是一款高產(chǎn)率自動(dòng)置放系統(tǒng)，可采用藍(lán)膜和UV條帶，放置操作均勻，并具有條帶張力，可以消除空氣氣泡。該置放系統(tǒng)具有用于切割殘留薄膜的環(huán)形切割刀，以及可編程的溫度調(diào)整裝置。Disco公司為封裝和晶圓分割設(shè)計(jì)了不同的工具，包括切割鋸、切割刀和切割引擎。

條帶選擇

所有的七個(gè)條帶都由三部分組成——塑料基膜，其上覆有對(duì)壓力敏感的粘膜以及一層釋放膜。在大部分應(yīng)用中使用的條帶分為兩類：藍(lán)膜（價(jià)格較低）和UV。藍(lán)膜是用于標(biāo)準(zhǔn)硅晶圓的切割，有時(shí)在切割像GaAs這樣更脆弱的基板時(shí)，也用于連接昂貴的UV條帶。這類基板放置在一片雙面UV條帶上并切割到指定的尺寸，之后將其放置到帶有藍(lán)膜的金屬框架上。 

選擇了合適的條帶之后，需要考慮固定釘、粘結(jié)劑和其他機(jī)械性能。目標(biāo)是在切割過程中粘結(jié)足夠強(qiáng)，可以保持芯片的位置，但也需要足夠弱，可以在切割后芯片粘結(jié)工藝中方便地將芯片移走而不產(chǎn)生損壞。如果在切割過程中采用帶有潤(rùn)滑劑的冷卻劑，需要保證其中的添加劑不會(huì)與條帶上的粘結(jié)劑發(fā)生反應(yīng)，或者芯片不會(huì)從其位置上滑動(dòng)。大部分條帶的使用時(shí)間限于一年。之后，條帶會(huì)逐漸喪失粘性。

UV條帶提供兩個(gè)層次的粘結(jié)：切割工藝中更強(qiáng)的粘結(jié)，之后為了易于剝離經(jīng)UV輻射固化后較弱的粘結(jié)。ADT的955型固化系統(tǒng)是一款設(shè)計(jì)緊湊，可以放置在桌上的系統(tǒng)，用于切割后對(duì)UV條帶進(jìn)行輻射，這樣可以方便地將芯片剝離（圖2）。該系統(tǒng)采用集成的燈壽命傳感器以及LED指示器可以持續(xù)監(jiān)控運(yùn)行性能。該系統(tǒng)與安全標(biāo)準(zhǔn)兼容，采用365nm激光時(shí)每個(gè)小時(shí)可以處理多達(dá)50片晶圓。盡管UV條帶價(jià)格昂貴，但對(duì)于像GaAs和光學(xué)器件這些敏感基板來說非常合適。

全文請(qǐng)參閱《半導(dǎo)體科技網(wǎng)站》：“晶圓劃片：膠著境地”

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