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前言
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展革新，人們對于電子產(chǎn)品的依賴程度也越來越高。生產(chǎn)出使用功能強、攜帶方便、品質(zhì)有保障等特點的高端電子產(chǎn)品一直是企業(yè)發(fā)展的“王牌”。
成熟的電子產(chǎn)品由不同功能的電子元器件和軟件系統(tǒng)所組成，每個有著存儲、控制、執(zhí)行功能的器件都離不開一顆有著強大功能的“芯”。在半導(dǎo)體封裝階段，如何能高效率、高質(zhì)量將一片有著成千上萬顆芯片的晶圓分割成單顆芯片呢？除了晶圓本身的設(shè)計、構(gòu)造之外，更重要的就是各類輔助耗材的選配，如：切割刀片、冷卻水系統(tǒng)（RO水、DI水、CO2、活化劑）、切割膜等。今天與大家分享切割輔助耗材對產(chǎn)品的影響。
01
晶圓切割原理
將晶圓背面貼好切割膜放置在機臺工作盤上，選好對應(yīng)的加工程式，然后刀片在主軸高速運轉(zhuǎn)帶動下，以晶圓切割街區(qū)為基準(zhǔn)，刀口的金剛石顆粒直接接觸晶圓并將其擊碎，在刀片碎屑口袋（氣孔）、刀片冷卻水及沖洗水的作用下，被擊碎部分的晶圓碎屑及時移除，保障刀片切削能力與產(chǎn)品品質(zhì)。
02
影響因素及改善措施
?刀片選型上的差異（不考慮機臺參數(shù)因素）會導(dǎo)致晶圓在切割過程中出現(xiàn)Chipping、Crack、崩角、蛇形等品質(zhì)異常。在晶圓出廠時，就在表面進行了相應(yīng)的鍍層，切鍍層材質(zhì)、厚度都有所不同，加上切割街區(qū)有金屬PAD存在，如未合理的進行刀片型號選擇，則會直接造成晶圓品質(zhì)問題。
改善措施：每當(dāng)新產(chǎn)品導(dǎo)入時，要從產(chǎn)品厚度、切割街區(qū)布局（有無金屬PAD）、鍍層材質(zhì)、鍍層厚度等“固量”方面考量刀片選取，并經(jīng)嚴(yán)格的DOE驗證。
?冷卻水系統(tǒng)（RO水、DI水、CO2、活化劑）。業(yè)內(nèi)切割Wafer基本上采用的是傳統(tǒng)刀片切割，刀片在主軸高速運轉(zhuǎn)和高壓水沖刷的前提下與產(chǎn)品表面直接接觸，極易產(chǎn)品靜電。靜電所產(chǎn)生的瞬時高電壓易擊穿產(chǎn)品表面電路，導(dǎo)致產(chǎn)品短路而報廢。為保障產(chǎn)品品質(zhì)，對應(yīng)的冷卻水系統(tǒng)（RO水、DI水、CO2、活化劑）必不可少。
?RO水（反滲透過濾水），去除水中90%以上的細(xì)菌和無機鹽等雜質(zhì)，從而得到高度潔凈的水，常作用主軸冷卻，如水溫過高，將直接影響主軸的穩(wěn)定性，易導(dǎo)致刀片影響產(chǎn)品品質(zhì)。
?DI水（超純水/去離子水），強制將水通過正負(fù)離子交換樹脂，去除水中的正負(fù)離子。而超純水具有高電阻率，幾乎無導(dǎo)電性，很容易在產(chǎn)品表面產(chǎn)生靜電，對產(chǎn)品造成靜電吸附、放電損傷等不良。
?CO2氣體中和水中PH值：在超純水中加入CO2能有效減少或避免靜電的產(chǎn)生（CO2濃度過高，DI水PH值過低，損傷刀片與產(chǎn)品；濃度過低，DI水電阻值過高產(chǎn)生靜電危害），電阻值在0.6-1.0MΩ區(qū)間。
?活化劑—潤滑作用：Wafer在切割時產(chǎn)生大量的粉塵，設(shè)備雖帶有沖洗裝置，也不能完全將吸附在Wafer表面的粉塵沖洗干凈。使用Diamaflow溶液，能有效增加刀片與Wafer表面的潤滑，防止殘膠與硅粉粘在刀片與產(chǎn)品表面，造成刀片填充與產(chǎn)品表面附著不良。
冷卻系統(tǒng)在切割過程中直接影響刀片與產(chǎn)品本身。切割刀片在主軸高速帶動下直接與產(chǎn)品接觸，在此過程中會產(chǎn)生高溫，如水溫較高、流量較小、阻值過高、潤滑效果不佳，刀片的穩(wěn)定性將大打折扣，切削能力不足，刀片破損概率越大或直接傷及產(chǎn)品；同時在切割中會產(chǎn)生大量的硅粉碎屑，如不能及時移除會導(dǎo)致刀片過載及硅粉沉淀產(chǎn)品表面，造成產(chǎn)品電路短路等異常。
改善措施：
a.建立完整的冷卻水系統(tǒng);
b.水溫保持在室溫±2℃;
c.DI水阻值范圍在0.6-1.0MΩ區(qū)間;
d.活化劑裝置工作正常；
e.確保沖洗水流量(1.0-1.5L/min)及水壓（0.5MPa）供應(yīng)正常。
?Die Saw工序采用膠膜作為Wafer切割的媒介之一，選用不適則易在加工過程中造成產(chǎn)品Free Dice和chipping不良。
?膠膜造成Free Dice原因
a.產(chǎn)品背面臟污，產(chǎn)品與膠膜之間存在其他外物，減少或隔開了產(chǎn)品與膠膜的直接接觸，切割時，在高壓沖洗的情況下極易發(fā)生Free Dice；
b.膠膜與產(chǎn)品粘著面粘力不足：粘力=膜與Die的接觸面積X膜對Wafer的粘度，所以當(dāng)Dice尺寸越小或膜的粘度較低時產(chǎn)生Free Dice的可能性就越大。
改善措施：
a.在產(chǎn)品導(dǎo)入時結(jié)合DOE驗證，選用粘力合適的膠膜；
b.增加膠膜與產(chǎn)品背面的接觸面積，可分為預(yù)熱與貼膜后烘烤。預(yù)熱：是在貼膜前利用Chuck Table加溫，在貼膜時膠層稍軟化，達到較好的貼合效果；貼膜后烘烤：Wafer背面在研磨減薄后存在微小的凹面，并非絕對的平面，用烤箱烘烤使膠層軟化，達到填充微小凹面的效果，增加膠膜與產(chǎn)品背面的接觸面積，防止在切割中造成Free Dice異常。
?膠膜造成chipping原因
一般chipping發(fā)生時都在Dice的同一邊，對Dice而言，第四個切割邊是最容易發(fā)生chipping的切割邊，其他三個切割邊都已經(jīng)存在切痕，第四個切割邊就是最后一個支撐邊，如沒有優(yōu)良的膠膜作為切割平臺，產(chǎn)品極易發(fā)生chipping。
改善措施：
a.使用相同厚度及不可擴展的膠膜；
b.提高膠層強度，在切割時，膠層的作用等同于切割平臺，切割平臺足夠穩(wěn)定，chipping問題便不易發(fā)生。
結(jié)語
切割作為封裝前段工序，如何高效率、高質(zhì)量生產(chǎn)是每個半導(dǎo)體封裝企業(yè)所追求的目標(biāo)。深圳西斯特不僅能提供工藝成熟穩(wěn)定的切割刀片，同時也能為廣大客戶群體根據(jù)實際需求提供相應(yīng)的工藝制程方案。目前，西斯特品牌切割刀片在半導(dǎo)體封裝切割領(lǐng)域深受業(yè)內(nèi)客戶青睞。深圳西斯特科技期待與您長期合作，共同發(fā)展！