晶圆切割的定义和功能

来源：芯豆豆

Dicing(晶圆切割)

定义：

Dicing 是指将制造完成的晶圆（Wafer）切割成单个 Die 的工艺步骤，是从晶圆到独立芯片生产的重要环节之一。每个 Die 都是一个功能单元，Dicing 的精准性直接影响芯片的良率和性能。

Dicing 的主要功能

分离晶圆上的芯片：

将晶圆表面按设计的布局切割成一个个独立的 Die。

确保每个 Die 的物理尺寸和边缘完整性。

保证芯片质量：

避免切割过程中损伤芯片或引发裂纹。

最大限度减少应力和缺陷对芯片功能的影响。

为封装工艺做准备：

切割完成后，Die 将进入封装流程，因此 Dicing 是封装前的最后一步。

Dicing 的主要方法

机械切割（Blade Dicing）：

切割产生的机械应力可能导致晶圆裂纹。

切口宽度（Kerf）较大，材料浪费较多。

成本较低。

切割速度较快。

方法：使用高速旋转的金刚石刀片对晶圆进行切割。

特点：常用于较大尺寸的晶圆（6英寸以下）。

优点：

缺点：

类比：像用精密锯片切割木板，虽然效率高，但切割线可能会有一定损耗。

激光切割（Laser Dicing）：

对设备要求高，成本较高。

切口宽度小，减少材料损耗。

应力小，适合高性能芯片。

方法：使用高能激光束沿晶圆表面或内部进行精确切割。

特点：适用于更薄、更小的晶圆或高密度芯片设计。

优点：

缺点：

类比：类似激光雕刻，通过非接触方式完成精细切割，损伤小但设备昂贵。

隐形切割（Stealth Dicing）：

工艺复杂，适合特定晶圆类型。

切割表面无损伤。

非常适合薄晶圆和密集电路设计。

方法：使用激光在晶圆内部创建隐形裂纹，随后通过外力分离 Die。

特点：无需切割表面，切割损耗极低。

优点：

缺点：

类比：像在玻璃内部划出裂纹后，通过轻微外力让玻璃分离成小块。

Dicing 的主要步骤

晶圆贴膜（Wafer Mounting）：

在晶圆背面贴上一层支撑膜（Dicing Tape），固定晶圆并避免切割过程中移动。

类比：就像在木板上贴保护膜，既能固定又能防止损伤。

对准（Alignment）：

根据晶圆上的切割标记（Scribe Line），对齐刀片或激光位置，确保切割精度。

类比：类似裁剪布料前对齐裁剪线。

切割（Dicing）：

通过机械刀片、激光或隐形切割技术，沿 Scribe Line 切割晶圆。

类比：将大蛋糕按照预定切割线分成一块块小蛋糕。

清洗（Cleaning）：

清除切割过程中产生的碎屑（如硅粉、胶渣），确保 Die 表面洁净。

类比：清理裁剪后的布料边角，避免影响成品。

取出（Die Pick-Up）：

从支撑膜上取出独立的 Die，为封装工艺做准备。

类比：像从模具中取出已成型的零件。

Dicing 的关键参数

切割线宽度（Kerf Width）：

指切割所占的宽度，越小越能减少材料损耗。

激光切割通常比机械切割的 Kerf 更小。

应力控制：

切割过程中避免对晶圆和芯片产生过多机械应力。

切割精度：

切割线的位置精度，直接影响芯片的外形质量和后续封装。

薄晶圆处理：

对于超薄晶圆（如 100µm 以下），需要更加精细的切割工艺和支撑技术。

Dicing 的重要性

直接影响芯片良率：

切割过程中的应力或裂纹会导致芯片失效，影响最终良品率。

支持高集成度工艺：

随着芯片设计密度提高，Dicing 工艺需要更高的精度以适应狭窄的 Scribe Line。

减少材料浪费：

更先进的 Dicing 工艺（如隐形切割）可降低材料浪费，优化成本。

类比：Dicing 是芯片制造的“精准裁缝”

晶圆是裁缝手中的大布料，Dicing 就是把它按照设计线裁剪成一块块适合使用的小布片（Die）。

不同的裁剪工具（机械刀片、激光、隐形切割）对应不同的布料类型（晶圆厚度、材质）。

Dicing 的精确性决定了成品的质量和美观，就像裁缝的技术决定了衣服的剪裁效果。

总结

Dicing 是从晶圆到独立芯片的重要过渡步骤，其核心目标是将晶圆上的 Die 精确切割为独立的最小功能单元，同时避免机械应力或裂纹对芯片性能的损伤。通过不断改进切割技术（如激光切割、隐形切割），Dicing 工艺已能够满足现代半导体制造对高精度、高密度和低成本的要求，是芯片制造中不可或缺的一环。