傳統的金剛石砂輪高速旋轉切割，其表面鑲嵌的凸起的鋒利的鋸齒狀高硬度金剛石顆粒對切割部位磨削，產生壓力、磨擦力及剪切力將剝離的碎屑帶走，同時其本身也被磨損，刀片越鈍切割溫度越高即造成劃片刀過載。由于這些機械力是直接作用在晶圓表面上并在晶體內部產生應力和熱損傷，因此易產生正反兩面的崩邊(Chipping)、微損傷、裂痕等問題，同時造成碎屑污染(Silicon dust)。以上問題難以通過其自身工藝的改善完全解決。
隨著器件集成度的增加，芯片尺寸、切割道寬、有源區到邊緣的距離不斷減小。另外晶片厚度日趨減薄，晶片崩邊、翹曲變形、微粒污染、粗糙度、損傷層、應力破壞、易破損、產能下降、碎片率以及刀片損耗等問題隨之而來。實踐證明磨削加工方式已近接物理極限。
激光加工為非接觸式晶圓切割加工，激光能量通過光學聚焦后獲得高能量密度，直接將硅片溶蝕氣化，切割的硅片斷面具有一定粗糙度的表面和最低限度的熱蝕區。另外，選擇適合的激光波長和頻率，激光能被硅材料有效地吸收，因此其可在很窄的寬度區域進行精細微加工，達到對材料分子鍵級的斷裂破壞。
用激光對晶圓進行精密劃片切割是對易碎的單晶硅晶圓砂輪刀片機械劃片裂片的最佳替代工藝。激光可對所有第III-V主族材料包括第IV主族材料如硅(Si)和鍺(Ge)的晶圓進行快速劃片切割。硅晶圓片，切口寬度均小于25微米，切口邊緣平直、精確，沒有裂紋、位錯、 崩裂，尤其對選擇參考解理面的硅晶圓更是如此。采用激光劃片工藝使得成品率更高，并因為損壞的芯片非常少而獲得更高的成品率。在半導體性價比的需求驅動下，芯片成本不斷降低，尺寸越來越小。切割寬度從100微米降到30微米，采用激光劃片工藝后，劃片槽寬度進一步降低到20微米。激光劃片工藝能夠提高產能。目前，激光劃片速度能夠達到200mm/s以上。相對于機械式劃片工藝，激光工藝具有更多優點。這些優點包括消耗成本低、維護費用少、產能高、晶圓面積利用率高等。激光工藝更易于進行自動化操作，從而降低人力成本。
激光技術還有很大技術潛能，激光切割以其顯著的非接觸、無應力、低損傷、靈活性、速度快等優勢著稱。半導體晶片切割應用，激光是一條必由之路。金剛石砂輪切割已經完成其歷史使命。新一代的晶片切割和微加工勢必采用更新的工藝方法。
轉載請注明出處。
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
