晶圓激光劃片技術簡析

高愛梅，張永昌，鄧勝強

(中國電子科技集團公司第四十五研究所，北京 100176)

隨著激光器及相關光學元件制造技術的發展，為激光加工設備的開發提供了強大支撐，極大地促進激光微加工應用的廣度和深度。晶圓劃片是將制作好圖形的晶圓按切割道分割成單一芯片的過程。隨著芯片設計及制造技術的升級，對半導體封裝工藝提出新的需求。如：超薄硅晶圓、低k介質晶圓、含懸梁薄膜結構的微機電系統（MEMS,micro electro mechanical system）器件晶圓、硬脆碳化硅晶圓、軟脆碲鋅鎘晶圓等，使得晶圓劃片工藝面臨新挑戰，需求促進設備加工手段升級。本文較全面地介紹了幾種主流的晶圓劃片工藝，結合實際案例，分析其優缺點和適用領域。

1 激光半劃

1.1 激光開槽+砂輪切割

隨著芯片特征尺寸的不斷縮小和芯片集成度的不斷提高，為提高芯片速度和降低互聯電阻電容（RC）延遲，低電介常數（低k）膜及銅質材料逐步應用在高速電子元器件上。采用砂輪刀具切割低k膜一個突出的問題是膜層脫落，通過使用無機械負荷的激光開槽，可抑制脫層，實現高品質加工并提高生產效率，激光開槽完成后，砂輪刀具沿開槽完成硅材料的全切割，工藝過程如圖1所示，切割效果如圖2所示。

圖1 激光開槽+砂輪切割工藝

圖2 低K介質膜切割斷面圖

此外，激光開槽也可用于去除硅晶圓表面的金屬層。當切割道表面覆蓋金、銀等金屬層時，直接采用砂輪切割易造成卷邊缺陷，切割效果如圖3所示。可行的方法是通過激光開槽去除切割道的金屬覆蓋層，再采用砂輪切割剩余的硅材料，邊緣整齊，芯片質量顯著提升，切割效果如圖4所示。……