晶圆切割主要可分为:Saw Dicing、Laser Dicing、Plasma Dicing 和 Scribing Dicing
下面主要针对这些技术简单进行分析和研究:
在半导体制造中,薄晶圆切割对于芯片生产至关重要,尤其是随着设备趋向于紧凑和高性能设计。关键技术包括激光切割、金刚石刀片切割、等离子切割、隐形切割和水射流辅助切割。每种技术都有独特的应用、优势和技术挑战:
1. 激光切割
原理:利用高功率激光切割晶圆。它因切割精确、损伤小而广受欢迎。
面临技术:激光工艺会在切割边缘产生热损伤、微裂纹或烧焦。管理激光能量和光束质量对于减少缺陷至关重要,尤其是在对热应力更敏感的薄晶圆中。
2. 金刚石刀片切割
原理:涉及旋转金刚石刀片以物理方式锯切晶圆。它是一种传统且广泛采用的技术,可以控制切割深度和宽度。
面临技术:物理接触会产生碎屑和热量,可能会损坏脆弱的薄晶圆。刀片磨损也需要经常监测和更换以确保一致性。
3. 等离子切割
原理:使用等离子能量蚀刻和切割晶圆,是硅和复合半导体的理想选择。非接触式,可与易碎晶圆兼容并减少机械应力。
面临技术:等离子切割速度较慢,大面积的均匀性较差。需要精确的蚀刻控制和均匀的等离子分布,以避免不均匀的切割或蚀刻缺陷。
4. 隐形切割
原理:在晶圆表面下方使用聚焦激光束,形成一个随后分裂的弱化平面。它最大限度地减少了表面损伤,是 MEMS 设备和高价值芯片的理想选择。
面临技术:虽然隐形切割可以最大限度地减少表面损伤,但它仅对特定的晶圆材料和厚度有效。控制激光焦点并确保一致的表面下损伤具有挑战性。
5. 水射流辅助切割
原理:将水射流与机械切割相结合以减少热量积聚。水吸收热量和碎屑,最大限度地减少对薄晶圆的热影响。
面临技术:在不弯曲的情况下处理超薄晶圆很困难,而水辅助工艺可能会导致晶圆翘曲或边缘碎裂。控制水压和喷射角度对于保持精度至关重要。
技术难点总结:
薄晶圆切割涉及许多技术挑战,主要围绕保持结构完整性、减少热应力或机械应力以及避免污染。
热应力管理:研究旨在开发低热损伤技术,如受控脉冲激光或冷却机制,以限制热影响区。
碎片和污染控制:正在探索减少颗粒污染的方法,这在 10 纳米以下节点中尤为重要。基于等离子体和隐形的方法正在不断发展,以实现更清洁的切割。
自动质量检测:实时监控和人工智能驱动的缺陷分析方面的进步正在帮助制造商保持高质量的切割,同时减少浪费。
处理薄晶圆:开发非接触式处理技术对于在切割过程中稳定薄晶圆至关重要。
混合技术:研究重点是结合各种方法(例如激光和等离子)来平衡速度、精度和晶圆完整性,以适应复杂的材料结构,例如绝缘体上硅 (SOI) 和复合半导体。
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