服务电话:400-6362-118
晶圆切割-常见品质缺陷及刀片选型
发布时间:2021-04-21 点击数:413

半导体晶圆材质在不断变化,对晶圆划片刀的性能也提出了新挑战

目前晶圆划片技术有两种:激光划片和超薄金刚石划片。

由于激光切割机的加工生产成本高,现阶段晶圆切割较大部分是采用高精度划片机以机械加工方式为主

在机械应力的作用下,晶圆切割后容易发生品质异常品质异常常见的有:产品表面、背面Chipping、PAD氧化、分层、缺角异常。

深圳西斯特在这次的文章中将分享晶圆切割过程中刀片选型重要性。


一、晶圆切割常见品质缺陷及判定标准

序号

不良项目

判定标准/使用工具

处理对策

1

FSC Chipping

显微镜下测量≤10um

优化参数/更换刀片

2

BSC Chipping

显微镜下测量≤50um

优化参数/更换刀片

3

毛刺

不能连接芯片表面PAD

打墨点/更换刀片

4

分层

保护线内翘起

打墨点

5

PAD氧化

PAD发黄

检查DI水和切割液

6

破损

损伤保护线

打墨点

7

缺角

损伤电路

打墨点打墨点/更换刀片

8

刮伤

显微镜下观察

打墨点

二、 晶圆切割耗料及主要加工参数

1主要

划片刀(Dicing Blade)承载薄膜(Mounting Tape)工业超纯水(DI Water)、添加表面活性剂(Diamaflow)、压缩空气 (Comressed Air)、氮气(N2)

 

  1. 2、主要参数

    切割参数(切割模式、进给速度、刀片转速切割深度冷却水流量、)等。



三、 划片刀选型的要素

金刚石划片刀选型有五个主要要素

1.金刚石磨粒尺寸

2.金刚石集中度(浓度)

3.结合剂特性

4.刀刃长度、

5.刀刃

其中金刚石粒在晶圆的切割过程中起着切削的作用,通常选用SD(人造金刚石)、CBN(立方氮化硼)。切割晶圆常用的金刚石颗粒尺寸从1um到8um之间不等。为达到更好的切割质量,通常选用带棱角的金刚石颗粒


  1. 四、刀片选型各要素对品质的影响

    1、刀刃厚度:根据晶圆划片槽的宽度,对切割刀片的刀刃厚度进行选型,选用标准通常为划片槽宽度的1/2为准,保证切割刀痕包含崩缺在接受范围,不得损伤芯片的安全保护线。


  2. 2、刀刃长度:选定切割刀片的刀刃厚度会有对应的刀刃长度,业界正常范围(长=宽*25-30倍)左右。如果刀刃过长切割过程刀片高速旋转容易产生蛇形切割、崩边等异常现象。


  3. 3、金刚石颗粒尺寸颗粒尺寸的大小直接影响划片刀的寿命和切割质量较大的金刚石颗粒度可以在相同的刀具转速下,去除更多的硅材料,因而刀具的寿命可以得到延长但同样会降低切割质量


  4. 4、金刚石集中度(浓度)颗粒的集中度对切割质量也十分关键。对于相同的金刚石颗粒大小会生产出不同集中度的刀片切割效果也会很大差异目前,晶圆划片刀常见有5种规格分别是:(50、70、90、110、130)的集中度。划片刀每一个旋转周期移去的硅材料是相同的,但是,平均到每一个金刚石颗粒移去的硅材料的量是不同的。根据实际测试得出,高密度的金刚石颗粒可以延长划片刀的寿命,同时也可以减少晶圆背面崩角。而低密度的金刚石颗粒可以减少正面崩角。

  5.  

    5、结合剂特性结合剂的作用是将金刚石牢固的黏在一起不同硬度的结合剂对刀片的寿命影响是比较大的。性结合剂能够加速金刚石颗粒的“自我锋利”(Self Sharpening),使划片刀始终保持比较锋利的状态减小晶圆的正面崩角分层PAD毛刺缺点是划片刀寿命的缩短。硬性结合剂能更好地把持金刚石颗粒能增加刀片的耐磨性,提高刀片的寿命,缺点是切割产品的品质较差。

     

    结语 

深圳西斯特科技有限公司以“让一切磨削加工变得容易”为主旨。通过科学精准的刀片生产配方、应用选型及提供整套磨削系统解决方案,给客户提供最佳的切割质量和最低的生产成本