轉(zhuǎn)載來(lái)源：芯片技術(shù)與工藝

2.3 等離子切割技術(shù) 

     等離子切割技術(shù)作為一種新興的晶圓切割劃片方法，近年來(lái)備受關(guān)注。該技術(shù)利用高能等離子束對(duì)晶圓進(jìn)行精確切割，通過(guò)精準(zhǔn)控制等離子束的能量、速度和切割路徑，實(shí)現(xiàn)理想的切割效果。

工作原理與優(yōu)勢(shì) 

等離子切割晶圓的過(guò)程依賴于設(shè)備產(chǎn)生的高溫高能等離子束，這種束流能夠在極短時(shí)間內(nèi)將晶圓材料加熱至熔化或氣化狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)快速切割。相比傳統(tǒng)的機(jī)械或激光切割，等離子切割速度更快，且對(duì)晶圓的熱影響區(qū)域較小，有效減少了切割時(shí)可能產(chǎn)生的裂紋和損傷。 

?    在實(shí)際應(yīng)用中，等離子切割技術(shù)尤其擅長(zhǎng)處理復(fù)雜形狀的晶圓。其高能量的等離子束靈活可調(diào)，能輕松應(yīng)對(duì)不規(guī)則形狀的晶圓，實(shí)現(xiàn)高精度的切割。因此，在微電子制造領(lǐng)域，特別是定制化、小批量生產(chǎn)的高端芯片制造中，該技術(shù)展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。

挑戰(zhàn)與限制 

?  盡管等離子切割技術(shù)有諸多優(yōu)勢(shì)，但也面臨一些挑戰(zhàn)。首先，其工藝過(guò)程復(fù)雜，需依賴高精度設(shè)備和經(jīng)驗(yàn)豐富的操作人員，確保切割的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。此外，等離子束的高溫高能特性對(duì)環(huán)境控制和安全防護(hù)提出了更高要求，增加了應(yīng)用的難度和成本。

            
未來(lái)發(fā)展方向 

?  隨著技術(shù)的進(jìn)步，等離子切割的挑戰(zhàn)有望逐步克服。通過(guò)研發(fā)智能化、穩(wěn)定性更高的切割設(shè)備，可以減少對(duì)人工操作的依賴，提高生產(chǎn)效率。同時(shí)，優(yōu)化工藝參數(shù)和切割環(huán)境，有助于降低安全風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)行成本。 

?  在半導(dǎo)體行業(yè)中，晶圓切割劃片技術(shù)的創(chuàng)新對(duì)推動(dòng)行業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。等離子切割技術(shù)憑借其高精度、高效率及對(duì)復(fù)雜形狀晶圓的處理能力，已成為這一領(lǐng)域的重要新星。盡管當(dāng)前仍有一些挑戰(zhàn)，但隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，這些問(wèn)題將逐漸得到解決，為半導(dǎo)體制造帶來(lái)更多的可能性和機(jī)遇。 

?  等離子切割技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊，未來(lái)將有望在半導(dǎo)體制造中發(fā)揮更為重要的作用。通過(guò)持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新與優(yōu)化，它不僅能夠解決現(xiàn)存問(wèn)題，還將成為推動(dòng)半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。

2.4 切割質(zhì)量與影響因素

      晶圓切割質(zhì)量對(duì)后續(xù)芯片的封裝、測(cè)試及最終產(chǎn)品的性能和可靠性至關(guān)重要。切割過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題包括裂紋、崩邊及切割偏差，這些問(wèn)題由多個(gè)因素共同影響。

         
切割質(zhì)量的提升需要綜合考慮工藝參數(shù)、設(shè)備與材料選擇、工藝控制和檢測(cè)等多方面的因素。通過(guò)不斷改進(jìn)切割技術(shù)，優(yōu)化工藝方法，可以進(jìn)一步提高晶圓切割的精度和穩(wěn)定性，為半導(dǎo)體制造行業(yè)提供更可靠的技術(shù)支持。                     

#03

晶圓切割后的處理與測(cè)試

3.1 清洗與干燥 

?      晶圓切割后的清洗與干燥環(huán)節(jié)對(duì)確保芯片質(zhì)量和后續(xù)工藝的順利進(jìn)行至關(guān)重要。在這一過(guò)程中，不僅需徹底清除切割時(shí)產(chǎn)生的硅屑、冷卻液殘留及其他污染物，還要確保芯片在清洗過(guò)程中不受損傷，并在干燥后確保芯片表面無(wú)水分殘留，以防止因水分引起的腐蝕或靜電放電等問(wèn)題。                        

晶圓切割后的清洗與干燥環(huán)節(jié)是一個(gè)復(fù)雜而精細(xì)的過(guò)程，需要綜合考慮多種因素以確保最終處理效果。通過(guò)科學(xué)的方法和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟僮?，才能確保每一片芯片以最佳狀態(tài)進(jìn)入后續(xù)的封裝和測(cè)試環(huán)節(jié)。 

3.2 檢測(cè)與測(cè)試 

晶圓切割后的芯片檢測(cè)與測(cè)試環(huán)節(jié)是確保產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的關(guān)鍵步驟。該環(huán)節(jié)不僅能篩選出符合設(shè)計(jì)規(guī)格的芯片，還能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在問(wèn)題。

    晶圓切割后的芯片檢測(cè)與測(cè)試環(huán)節(jié)涵蓋外觀檢查、尺寸測(cè)量、電性能測(cè)試、功能測(cè)試、可靠性測(cè)試和兼容性測(cè)試等多個(gè)方面。這些步驟相互銜接、互為補(bǔ)充，共同構(gòu)成了確保產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的堅(jiān)實(shí)屏障。通過(guò)嚴(yán)格的檢測(cè)和測(cè)試流程，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在問(wèn)題，確保最終產(chǎn)品能夠滿足客戶的需求和期望。

3.3 包裝與存儲(chǔ)

?    晶圓切割后的芯片是半導(dǎo)體制造流程中的關(guān)鍵產(chǎn)出，其包裝與存儲(chǔ)環(huán)節(jié)同樣不可忽視。妥善的包裝和存儲(chǔ)措施不僅能確保芯片在運(yùn)輸和存儲(chǔ)過(guò)程中的安全性和穩(wěn)定性，還能為后續(xù)的生產(chǎn)、測(cè)試和封裝環(huán)節(jié)提供有力保障。

?   晶圓切割后的芯片包裝與存儲(chǔ)環(huán)節(jié)至關(guān)重要。通過(guò)選用合適的包裝材料和嚴(yán)格控制存儲(chǔ)環(huán)境，可以確保芯片在運(yùn)輸和存儲(chǔ)過(guò)程中的安全性和穩(wěn)定性。同時(shí)，定期的檢查和評(píng)估工作為芯片的質(zhì)量和可靠性提供了強(qiáng)有力的保障。                    

#04

晶圓劃片過(guò)程中的挑戰(zhàn)          

4.1 微裂紋和損傷問(wèn)題

?    晶圓劃片過(guò)程中，微裂紋和損傷問(wèn)題是半導(dǎo)體制造領(lǐng)域亟待解決的難題。切割應(yīng)力是這一現(xiàn)象的主要誘因，它在晶圓表面引發(fā)微小裂痕和損傷，導(dǎo)致制造成本增加和產(chǎn)品質(zhì)量下降。

      作為一種脆弱的材料，晶圓在受到機(jī)械、熱或化學(xué)應(yīng)力作用時(shí)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)容易發(fā)生變化，從而產(chǎn)生微裂紋。盡管這些裂紋在初期可能不明顯，但隨著制造流程的推進(jìn)，它們可能擴(kuò)展并導(dǎo)致更嚴(yán)重的損傷。特別是在后續(xù)的封裝和測(cè)試過(guò)程中，由于溫度變化和進(jìn)一步的機(jī)械應(yīng)力，這些微裂紋可能演變?yōu)槊黠@裂痕，甚至導(dǎo)致芯片失效。

?    晶圓表面的損傷同樣不容忽視。這些損傷可能源于切割工具的不當(dāng)使用、切割參數(shù)的錯(cuò)誤設(shè)置或晶圓自身的材料缺陷。無(wú)論原因如何，這些損傷都會(huì)對(duì)芯片的性能和穩(wěn)定性產(chǎn)生負(fù)面影響。例如，損傷可能導(dǎo)致電路中的電阻或電容值變化，從而影響整體性能。

?  為了解決這些問(wèn)題，一方面，通過(guò)優(yōu)化切割工具和參數(shù)，降低切割過(guò)程中的應(yīng)力產(chǎn)生。例如，使用更鋒利的刀片、調(diào)整切割速度和深度，可以在一定程度上減少應(yīng)力的集中與傳遞。另一方面，研究者們也在探索新型切割技術(shù)，如激光切割和等離子切割，以期在保證切割精度的同時(shí)，進(jìn)一步降低對(duì)晶圓的損傷。 

總體而言，微裂紋和損傷問(wèn)題是晶圓切割技術(shù)中亟待解決的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。只有通過(guò)持續(xù)的研究與實(shí)踐，結(jié)合技術(shù)創(chuàng)新、質(zhì)量檢測(cè)等多種手段，才能有效提升半導(dǎo)體產(chǎn)品的質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

4.2 熱影響區(qū)域及其對(duì)性能的影響 

    在激光切割和等離子切割等熱切割過(guò)程中，由于高溫的作用，晶圓表面不可避免地產(chǎn)生熱影響區(qū)域。該區(qū)域的大小和范圍受到多種因素的影響，包括切割速度、功率以及材料的熱傳導(dǎo)性能等。熱影響區(qū)域的存在對(duì)晶圓材料的性質(zhì)產(chǎn)生顯著影響，從而影響最終芯片的性能。

 熱影響區(qū)域的影響：            

1. 晶體結(jié)構(gòu)變化：在高溫作用下，晶圓材料中的原子可能重新排列，導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)畸變。這種畸變會(huì)降低材料的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性，增加芯片在使用過(guò)程中失效的風(fēng)險(xiǎn)。
2. 電學(xué)性能變化：高溫作用下，半導(dǎo)體材料中的載流子濃度和遷移率可能發(fā)生改變，從而影響芯片的導(dǎo)電性能和電流傳輸效率。這些變化可能導(dǎo)致芯片性能下降，甚至無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求。

              控制熱影響區(qū)域的措施： 

1. 優(yōu)化切割工藝參數(shù)：通過(guò)降低切割速度和減小功率等方法，可以有效減小熱影響區(qū)域的產(chǎn)生。
2. 采用先進(jìn)冷卻技術(shù)：液氮冷卻、微流體冷卻等技術(shù)能夠有效限制熱影響區(qū)域的范圍，降低對(duì)晶圓材料性能的影響。
3. 材料選擇：研究人員正在探索新型材料，如碳納米管和石墨烯等，這些材料具有優(yōu)異的熱傳導(dǎo)性能和機(jī)械強(qiáng)度，能夠在減小熱影響區(qū)域的同時(shí)提高芯片性能。

      總體而言，熱影響區(qū)域是熱切割技術(shù)中不可避免的問(wèn)題，但通過(guò)合理的工藝優(yōu)化和材料選擇，可以有效控制其對(duì)晶圓材料性能的影響。未來(lái)的研究將更加注重?zé)崆懈罴夹g(shù)的精細(xì)化和智能化發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)更高效、更精確的晶圓切割劃片。

4.3 晶片良率和生產(chǎn)效率的權(quán)衡

      在晶圓切割劃片過(guò)程中，晶片的良率與生產(chǎn)效率之間的權(quán)衡是一個(gè)復(fù)雜而關(guān)鍵的問(wèn)題。這兩個(gè)因素直接影響半導(dǎo)體制造商的經(jīng)濟(jì)效益，并關(guān)系到整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度與競(jìng)爭(zhēng)力。 

生產(chǎn)效率的提升是半導(dǎo)體制造商追求的目標(biāo)之一。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，半導(dǎo)體產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度加快，制造商需要快速、高效地生產(chǎn)大量芯片以滿足市場(chǎng)需求。因此，提高生產(chǎn)效率意味著能夠更快地完成晶圓加工和芯片分離，從而縮短生產(chǎn)周期、降低成本，提升市場(chǎng)占有率。

良率的挑戰(zhàn)：然而，追求高生產(chǎn)效率往往會(huì)對(duì)晶片的良率產(chǎn)生負(fù)面影響。在晶圓切割過(guò)程中，切割設(shè)備精度、操作人員技能、原材料質(zhì)量等因素均可能導(dǎo)致晶片缺陷、損傷或尺寸不符，從而降低良率。如果為了提高生產(chǎn)效率而過(guò)度犧牲良率，可能導(dǎo)致大量不合格產(chǎn)品的產(chǎn)生，造成資源浪費(fèi)并損害制造商的聲譽(yù)和市場(chǎng)地位。

                   平衡策略：在晶片良率與生產(chǎn)效率之間找到最佳平衡點(diǎn)，成為晶圓切割技術(shù)需要不斷探索和優(yōu)化的問(wèn)題。這需要制造商綜合考慮市場(chǎng)需求、生產(chǎn)成本和產(chǎn)品質(zhì)量等多種因素，制定合理的生產(chǎn)策略與工藝參數(shù)。同時(shí)，引進(jìn)先進(jìn)切割設(shè)備、提高操作人員技能和加強(qiáng)原材料質(zhì)量控制，確保在提升生產(chǎn)效率的同時(shí)保持或提升良率。 

  未來(lái)的挑戰(zhàn)與機(jī)遇：隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，晶圓切割技術(shù)也面臨新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。芯片尺寸不斷縮小和集成度提高，對(duì)切割精度與質(zhì)量提出更高要求。同時(shí)，新興技術(shù)的出現(xiàn)為晶圓切割技術(shù)的發(fā)展提供了新的思路。因此，制造商需密切關(guān)注市場(chǎng)動(dòng)態(tài)與技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，持續(xù)調(diào)整和優(yōu)化生產(chǎn)策略與工藝參數(shù)，以適應(yīng)市場(chǎng)變化和技術(shù)需求。 

總之，通過(guò)綜合考慮市場(chǎng)需求、生產(chǎn)成本和產(chǎn)品質(zhì)量，并引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)、提升操作人員技能和加強(qiáng)原材料控制，制造商能夠在晶圓切割劃片過(guò)程中實(shí)現(xiàn)晶片良率與生產(chǎn)效率的最佳平衡，從而實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)的半導(dǎo)體產(chǎn)品生產(chǎn)。 

  4.4 未來(lái)展望 

   隨著科技的快速發(fā)展，半導(dǎo)體技術(shù)正以前所未有的速度推進(jìn)，晶圓切割技術(shù)作為其關(guān)鍵環(huán)節(jié)，將迎來(lái)嶄新的發(fā)展篇章。展望未來(lái)，晶圓切割技術(shù)在精度、效率和成本方面有望實(shí)現(xiàn)顯著提升，為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展注入新的活力。

 提高精度 

在追求更高精度的過(guò)程中，晶圓切割技術(shù)將不斷挑戰(zhàn)現(xiàn)有工藝的極限。通過(guò)深入研究切割過(guò)程中的物理和化學(xué)機(jī)制，以及精準(zhǔn)控制切割參數(shù)，未來(lái)將實(shí)現(xiàn)更為精細(xì)的切割效果，以滿足日益復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)需求。此外，新型材料和切割方法的探索也將顯著提高成品率和質(zhì)量。

提升效率 

  新型晶圓切割設(shè)備將更加注重智能化和自動(dòng)化設(shè)計(jì)。引入先進(jìn)控制系統(tǒng)和算法，使設(shè)備能夠自動(dòng)調(diào)整切割參數(shù)以適應(yīng)不同材料和設(shè)計(jì)要求，從而大幅提高生產(chǎn)效率。同時(shí)，多片同時(shí)切割技術(shù)和快速更換刀片技術(shù)等創(chuàng)新手段，將成為提升效率的關(guān)鍵。

降低成本 

    降低成本是晶圓切割技術(shù)發(fā)展的重要方向。隨著新材料和切割方法的研發(fā)，設(shè)備成本和維護(hù)費(fèi)用有望得到有效控制。此外，通過(guò)優(yōu)化生產(chǎn)流程和降低廢品率，可以進(jìn)一步減少生產(chǎn)過(guò)程中的浪費(fèi)，從而實(shí)現(xiàn)整體成本的降低。

智能制造與物聯(lián)網(wǎng)

  智能制造和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合將為晶圓切割技術(shù)帶來(lái)新的變革。通過(guò)設(shè)備間的互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)共享，生產(chǎn)過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都可以得到實(shí)時(shí)監(jiān)控和優(yōu)化。這不僅提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，還為企業(yè)提供更精準(zhǔn)的市場(chǎng)預(yù)測(cè)和決策支持。 

?  未來(lái)，晶圓切割技術(shù)將在精度、效率和成本等多個(gè)方面取得顯著進(jìn)步。這些進(jìn)步將推動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，并為人類社會(huì)帶來(lái)更多科技創(chuàng)新和便利。 

參考：

• Singulation, the Moment When a Wafer is Separated into Multiple Semiconductor Chips - SK hynix Newsroom
• Detecting Chipping Defects in Wafer Dicing | SOLOMON 3D (solomon-3d.com)
• Panasonic and Tokyo Seimitsu Start Taking Orders for Their Jointly Developed Laser Patterning Machine for Plasma Dicing｜NEWS | ACCRETECH - TOKYO SEIMITSU    
• Plasma Dicing Process | Others | Solutions | DISCO Corporation
• Dicing by Laser (Laser Dicing) | DISCO Technology Advancing the Cutting Edge (discousa.com)
• Basic Processes Using Blade Dicing Saws | Blade Dicing | Solutions | DISCO Corporation
• Plasma Dicing 101: The Basics | Innovation | KLA
• 1 new message (yieldwerx.com)
• Semiconductor Wafer Cleaning - 精密研磨加工の株式會(huì)社ティ?ディ?シー TDC Corporation (mirror-polish.com)