Stealth Dicing™(隐形切割)技术

Stealth Dicing(隐形切割)技术是一种使用激光的激光切割技术,具有全新的概念。由于“完全干燥工艺”、“无截口损失”、“无切屑”、“高弯曲强度”等特点,该技术适用的器件范围将扩大到包括 MEMS 器件和存储器件等。

该视频展示了隐形切割技术的原理和特点、用于提高吞吐量的隐形切割技术专用光学系统 LBA(激光光束调节器),以及适用于小于 50 μm 的超薄芯片器件的 SDBG(研磨前隐形切割)工艺。请看视频。

原理

隐形切割技术可将能够穿透材料的波长的激光光束聚焦,在内部聚焦并形成晶圆破裂的起点(改性层:隐形切割层,以下称为“SD 层”),然后向晶圆施加外部应力,将其分离。该过程主要由两部分组成,即形成 SD 层以使晶圆内部破裂的“激光辐照过程”以及用于分离晶圆的“膨胀过程”。

过程 1:激光辐照过程

激光光束聚焦在晶圆内部,形成 SD 层以分离晶圆。裂纹也从 SD 层形成,而 SD 层在内部朝向晶圆的顶部和底部表面形成,这些裂纹通过激光光束扫描沿着计划的切割线连接。此外,为了切割 MEMS 器件等厚晶圆,在厚度方向上形成多个 SD 层,然后连接裂纹。

必须根据用途使用 SD 层的四种模式;这些模式组合在一起,实现最佳处理条件。最佳处理条件是否存在取决于半导体器件的状态,如晶圆的厚度或芯片的形状,以及是否存在任何金属薄膜等。

激光辐照原理

 

硅晶圆内 SD 层的照片

SD 层的行为

ST:隐形
裂纹未到达顶部和底部表面

HC:半切割
裂纹已到达顶部表面

BHC:底侧半切割
裂纹已到达底部表面

FC:全切割
裂纹已到达顶部和底部表面

过程 2:膨胀过程

通过胶带膨胀等行为在周边方向上拉紧胶带,对已形成 SD 层的晶圆施加外力。这会对晶圆的内部裂纹状态施加拉应力,并使裂纹延伸到顶部和底部表面,从而分离晶片。

由于晶圆分离是通过延伸裂纹进行的,因此没有应力施加在器件上。此外,由于基本上没有截口损失,这会提高芯片成品率。

膨胀前

膨胀后

膨胀(裂纹延伸)原理

1. 胶带在周边方向上延伸

2. 拉应力使晶圆的内部裂纹状态延伸

3. 裂纹到达顶部表面并分离晶圆

下面显示了使用隐形切割技术切割的具有膜结构的 MEMS 器件以及具有保护薄膜和金属薄膜的器件的照片。这实现了锋利的切割质量,芯片的顶部和底部表面没有任何切屑。切割效果良好,没有任何损坏,也没有污染物附着到芯片中心的膜结构上。

器件照片

具有膜结构的 MEMS 器件

具有保护薄膜和金属薄膜的器件

特点

与传统技术的区别

隐形切割技术从基本原理上解决了刀片切割和烧蚀切割的问题。

刀片切割

金刚石砂轮高速转动,利用刀片切割技术切割晶圆,这会出现以下类型的问题。


○ 振动和冷却水造成应力负荷和再污染

○ 切屑导致强度下降

○ 分散物质导致脆弱结构断裂和污染

  (增加保护膜的成型工序和去除工序)

○ 芯片成品率受限
○ 处理速度受限

烧蚀切割

烧蚀切割是一种使用激光的切割技术。激光光束聚焦在晶圆的顶部表面,在晶圆中蚀刻出凹槽,然后使用烧蚀切割技术将晶圆切割,这会出现以下类型的问题。


○ 由于所谓 HAZ(热影响区)的热效应而导致强度劣化

○ 分散物质导致脆弱结构断裂和污染

  (增加保护膜的成型工序和去除工序)

○ 芯片成品率受限
○ 处理速度受限

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