晶圆切割中辅助耗材对品质的影响分析.docx

晶圆切割时辅助耗材对品质的影响 前言 随着科学技术的不断发展革新，人们对于电子产品的依赖程度也越来越高。生产出使用功能强、携带方便、品质有保障等特点的高端电子产品一直是企业发展的“王牌”。 成熟的电子产品由不同功能的电子元器件和软件系统所组成，每个有着存储、控制、执行功能的器件都离不开一颗有着强大功能的“芯”。在半导体封装阶段，如何能高效率、高质量将一片有着成千上万颗芯片的晶圆分割成单颗芯片呢？除了晶圆本身的设计、构造之外，更重要的就是各类辅助耗材的选配，如：切割刀片、冷却水系统（RO水、DI水、CO2、活化剂）、切割膜等。今天与大家分享切割辅助耗材对产品的影响。 ? 01 晶圆切割原理 将晶圆背面贴好切割膜放置在机台工作盘上，选好对应的加工程式，然后刀片在主轴高速运转带动下，以晶圆切割街区为基准，刀口的金刚石颗粒直接接触晶圆并将其击碎，在刀片碎屑口袋（气孔）、刀片冷却水及冲洗水的作用下，被击碎部分的晶圆碎屑及时移除，保障刀片切削能力与产品品质。 ? 02 影响因素及应对措施 ?刀片选型上的差异（不考虑机台参数因素）会导致晶圆在切割过程中出现Chipping、Crack、崩角、蛇形等品质异常。在晶圆出厂时，就在表面进行了相应的镀层，切镀层材质、厚度都有所不同，加上切割街区有金属PAD存在，如未合理的进行刀片型号选择，则会直接造成晶圆品质问题。 应对措施：每当新产品导入时，要从产品厚度、切割街区布局（有无金属PAD）、镀层材质、镀层厚度等“固量”方面考量刀片选取，并经严格的DOE验证。 ?冷却水系统（RO水、DI水、CO2、活化剂）。业内切割Wafer基本上采用的是传统刀片切割，刀片在主轴高速运转和高压水冲刷的前提下与产品表面直接接触，极易产品静电。静电所产生的瞬时高电压易击穿产品表面电路，导致产品短路而报废。为保障产品品质，对应的冷却水系统（RO水、DI水、CO2、活化剂）必不可少。 ?RO水（反渗透过滤水），去除水中90%以上的细菌和无机盐等杂质，从而得到高度洁净的水，常作用主轴冷却，如水温过高，将直接影响主轴的稳定性，易导致刀片影响产品品质。 ?DI水（超纯水/去离子水），强制将水通过正负离子交换树脂，去除水中的正负离子。而超纯水具有高电阻率，几乎无导电性，很容易在产品表面产生静电，对产品造成静电吸附、放电损伤等不良。 ?CO2气体中和水中PH值：在超纯水中加入CO2能有效减少或避免静电的产生（CO2浓度过高，DI水PH值过低，损伤刀片与产品；浓度过低，DI水电阻值过高产生静电危害），电阻值在0.6-1.0MΩ区间。 ?活化剂—润滑作用：Wafer在切割时产生大量的粉尘，设备虽带有冲洗装置，也不能完全将吸附在Wafer表面的粉尘冲洗干净。使用Diamaflow溶液，能有效增加刀片与Wafer表面的润滑，防止残胶与硅粉粘在刀片与产品表面，造成刀片填充与产品表面附着不良。 冷却系统在切割过程中直接影响刀片与产品本身。切割刀片在主轴高速带动下直接与产品接触，在此过程中会产生高温，如水温较高、流量较小、阻值过高、润滑效果不佳，刀片的稳定性将大打折扣，切削能力不足，刀片破损概率越大或直接伤及产品；同时在切割中会产生大量的硅粉碎屑，如不能及时移除会导致刀片过载及硅粉沉淀产品表面，造成产品电路短路等异常。 应对措施： a.建立完整的冷却水系统; b.水温保持在室温±2℃; c.DI水阻值范围在0.6-1.0MΩ区间; d.活化剂装置工作正常； e.确保冲洗水流量(1.0-1.5L/min)及水压（0.5MPa）供应正常。 ?Die Saw工序采用胶膜作为Wafer切割的媒介之一，选用不适则易在加工过程中造成产品Free Dice和chipping不良。 ?胶膜造成Free Dice原因 a.产品背面脏污，产品与胶膜之间存在其他外物，减少或隔开了产品与胶膜的直接接触，切割时，在高压冲洗的情况下极易发生Free Dice； b.胶膜与产品粘着面粘力不足：粘力=膜与Die的接触面积X膜对Wafer的粘度，所以当Dice尺寸越小或膜的粘度较低时产生Free Dice的可能性就越大。 应对措施： a.在产品导入时结合DOE验证，选用粘力合适的胶膜； b.增加胶膜与产品背面的接触面积，可分为预热与贴膜后烘烤。预热：是在贴膜前利用Chuck Table加温，在贴膜时胶层稍软化，达到较好的贴合效果；贴膜后烘烤：Wafer背面在研磨减薄后存在微小的凹面，并非绝对的平面，用烤箱烘烤使胶层软化，达到填充微小凹面的效果，增加胶膜与产品背面的接触面积，防止在切割中造成Free Dice异常。 ?胶膜造成chipping原因 一般chipping发生时都在Dice的同一边，对Dice而言，第四个切割边是最容易发生chipping的切割边，其他三个切割边都已经存在切