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半導體晶圓材質(zhì)在不斷變化，對晶圓劃片刀的性能也提出了新挑戰(zhàn)。
目前晶圓劃片技術有兩種：激光劃片和超薄金剛石劃片。
由于激光切割機的加工生產(chǎn)成本高，現(xiàn)階段晶圓切割較大部分是采用高精度劃片機，以機械加工方式為主。
在機械應力的作用下，晶圓切割后容易發(fā)生品質(zhì)異常，品質(zhì)異常常見的有：產(chǎn)品表面、背面Chipping、PAD氧化、分層、缺角等異常。
深圳西斯特在這次的文章中將分享晶圓切割過程中刀片選型的重要性。
一、晶圓切割常見品質(zhì)缺陷及判定標準
序號 | 不良項目 | 判定標準/使用工具 | 處理對策 |
1 | FSC Chipping | 顯微鏡下測量≤10um | 優(yōu)化參數(shù)/更換刀片 |
2 | BSC Chipping | 顯微鏡下測量≤50um | 優(yōu)化參數(shù)/更換刀片 |
3 | 毛刺 | 不能連接芯片表面PAD | 打墨點/更換刀片 |
4 | 分層 | 保護線內(nèi)翹起 | 打墨點 |
5 | PAD氧化 | PAD發(fā)黃 | 檢查DI水和切割液 |
6 | 破損 | 損傷保護線 | 打墨點 |
7 | 缺角 | 損傷電路 | 打墨點打墨點/更換刀片 |
8 | 刮傷 | 顯微鏡下觀察 | 打墨點 |
二、 晶圓切割耗料及主要加工參數(shù)：
1、主要耗料：
劃片刀（Dicing Blade）、承載薄膜(Mounting Tape)、工業(yè)超純水（DI Water）、添加表面活性劑（Diamaflow）、壓縮空氣 (Comressed Air)、氮氣（N2）。
2、主要參數(shù)：
切割參數(shù)（切割模式、進給速度、刀片轉(zhuǎn)速、切割深度、冷卻水流量、）等。
三、 劃片刀選型的要素
金剛石劃片刀選型有五個主要要素：
1.金剛石磨粒尺寸、
2.金剛石集中度（濃度）、
3.結合劑特性、
4.刀刃長度、
5.刀刃厚度。
其中金剛石磨粒在晶圓的切割過程中起著切削的作用，通常選用SD（人造金剛石）、CBN(立方氮化硼)。切割晶圓常用的金剛石顆粒尺寸從1um到8um之間不等。為達到更好的切割質(zhì)量，通常選用帶棱角的金剛石顆粒。
四、刀片選型各要素對品質(zhì)的影響
1、刀刃厚度：根據(jù)晶圓劃片槽的寬度，對切割刀片的刀刃厚度進行選型，選用標準通常為劃片槽寬度的1/2為準，保證切割刀痕包含崩缺在接受范圍，不得損傷芯片的安全保護線。
2、刀刃長度：選定切割刀片的刀刃厚度會有對應的刀刃長度，業(yè)界正常范圍（長=寬*25-30倍）左右。如果刀刃過長，切割過程中刀片高速旋轉(zhuǎn)就容易產(chǎn)生蛇形切割、崩邊等異?，F(xiàn)象。
3、金剛石顆粒尺寸：顆粒尺寸的大小直接影響劃片刀的壽命和切割質(zhì)量，較大的金剛石顆粒度可以在相同的刀具轉(zhuǎn)速下，去除更多的硅材料，因而刀具的壽命可以得到延長，但同樣會降低切割質(zhì)量。
4、金剛石集中度（濃度）：顆粒的集中度對切割質(zhì)量也十分關鍵。對于相同的金剛石顆粒大小會生產(chǎn)出不同集中度的刀片切割效果也會有很大差異。目前，晶圓劃片刀常見有5種規(guī)格，分別是：（50、70、90、110、130）的集中度。劃片刀每一個旋轉(zhuǎn)周期移去的硅材料是相同的，但是，平均到每一個金剛石顆粒移去的硅材料的量是不同的。根據(jù)實際測試得出，高密度的金剛石顆?？梢匝娱L劃片刀的壽命，同時也可以減少晶圓背面崩角。而低密度的金剛石顆?？梢詼p少正面崩角。
5、結合劑特性：結合劑的作用是將金剛石牢固的黏在一起，不同硬度的結合劑對刀片的壽命影響是比較大的。軟性結合劑能夠加速金剛石顆粒的“自我鋒利”（Self Sharpening），使劃片刀始終保持比較鋒利的狀態(tài)，能減小晶圓的正面崩角、分層及PAD毛刺，缺點是劃片刀壽命的縮短。硬性結合劑能更好地把持金剛石顆粒，能增加刀片的耐磨性，提高刀片的壽命，缺點是切割產(chǎn)品的品質(zhì)較差。
結語
深圳西斯特科技有限公司以“讓一切磨削加工變得容易”為主旨。通過科學精準的刀片生產(chǎn)配方、應用選型及提供整套磨削系統(tǒng)解決方案，給客戶提供最佳的切割質(zhì)量和最低的生產(chǎn)成本。