CN108933103A - 一种超小尺寸芯片切割工艺 - Google Patents

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于政
方梁洪
罗立辉
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Abstract

本发明公开了一种超小尺寸芯片切割工艺，包括如下步骤：(1)将背面粘贴划片膜的晶圆固定在片环上；(2)将步骤(1)所述晶圆及片环放入烤箱进行烘烤；(3)将步骤(2)所述烘烤好的晶圆放入切割机，选择程序进行切割，其中切割顺序为先沿芯片短边方向进行切割，然后再沿着芯片长边方向进行切割。本发明创造性的通过采用先短边后长边的切割工艺，同时调整蓝膜烘烤参数、切割参数及Z2主轴的划片刀等，突破常规切割模式，提供一种新的超小尺寸芯片切割工艺，测试片和客户片均达到99.5％以上的芯片良率标准，同一晶圆内部不同部位的芯片切割稳定性也有了较大的提升。

Description

一种超小尺寸芯片切割工艺
技术领域
本发明涉及芯片切割领域，具体涉及一种超小尺寸芯片切割工艺。
背景技术
一般情况下，芯片切割规则都是先切长边后切短边，这样做主要是为了芯片分离时有较长的距离，保证分离一刀的稳定性。目前小尺寸芯片产品切割不稳定主要是因为先切长边后切短边，短边太窄，切割时震动传导产生背面崩裂。随之芯片尺寸越来越小，传统切割工艺对于背面崩裂的控制能力迅速下降，导致异常率迅速升高，严重影响产品生产效率与产品品质。因此，有必要对现有技术进行改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服传统切割方式对于切割振动传导控制差，极易造成产品背面崩裂的技术缺陷，提供一种超小尺寸芯片切割工艺。本发明创造性的通过采用先短边后长边的切割工艺，同时调整蓝膜烘烤参数、切割参数及Z2主轴的划片刀等，突破常规切割模式，提供一种新的超小尺寸芯片切割工艺，测试片和客户片均达到99.5％以上的芯片良率标准，同一晶圆内部不同部位的芯片切割稳定性也有了较大的提升。
本发明解决上述技术问题所采用的技术手段为：
一种超小尺寸芯片切割工艺，包括如下步骤：
(1)将背面粘贴划片膜的晶圆固定在片环上；
(2)将步骤(1)所述晶圆及片环放入烤箱进行烘烤；
(3)将步骤(2)所述烘烤好的晶圆放入切割机，选择程序进行切割，其中切割顺序为先沿芯片短边方向进行切割，然后再沿着芯片长边方向进行切割。
优选地，所述步骤(1)中，所述晶圆为测试片或客户片，所述测试片包括半导体层和封装层，所述客户片包括半导体层、电路层和封装层。
更优选地，所述半导体层为硅片层，所述晶圆的厚度大于80μm。
优选地，所述步骤(1)中，所述划片膜为非UV蓝膜。
更优选地，所述非UV蓝膜为日东电工株式会社的V-8AR。
优选地，所述步骤(2)中，所述烘烤的温度为50～60℃，所述烘烤的时间为50～60min。
更优选地，所述烘烤的温度为60℃，所述烘烤的时间为60min。
优选地，所述步骤(3)中，所述切割机的切割模式为step-cut，所述切割机切割时Z1主轴的转速为40000～45000rpm，Z2主轴的转速为25000～30000rpm，进刀的速度为15～20mm/s。
更优选地，所述Z1主轴的转速为45000rpm，所述Z2主轴的转速为25000rpm，所述进刀的速度为15mm/s或20mm/s。
进一步优选地，所述Z2主轴的划片刀为金刚石颗粒刀片，颗粒度为3500～4000，集中度为50，刀刃的暴露量为0.51～0.64mm，刀刃宽度为0.015～0.020mm。
最优选地，所述Z1主轴的划片刀为迪思科科技(中国)有限公司的ZH05-SD3500-N1-50 CC，所述Z2主轴的划片刀为迪思科科技(中国)有限公司的ZHZZ-SD4000-H1-50 BA。
优选地，所述步骤(3)中，所述芯片为长方形芯片，尺寸小于0.8×0.8mm。
本发明的基本原理：
芯片尺寸较小，如果采用先长边后短边的切割顺序，会使芯片在切割短边过程中抖动很大(短边长度短，未切割前连接面积小，芯片位置不稳定)。使用先短边后长边的切割顺序，可以使芯片在切割长边的过程中更加稳定(长边长度大，未切割前连接面积大，芯片位置稳定)。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点：
本发明创造性的通过采用先短边后长边的切割工艺，同时调整蓝膜烘烤参数、切割参数及Z2主轴的划片刀等，突破常规切割模式，提供一种新的超小尺寸芯片切割工艺，测试片和客户片均达到99.5％以上的芯片良率标准，同一晶圆内部不同部位的芯片切割稳定性也有了较大的提升。
附图说明
图1采用本发明实施例2所述工艺对客户片背面左上1/4边缘切割效果图；
图2采用本发明实施例2所述工艺对客户片背面左下1/4边缘切割效果图(缩小图)；
图3采用本发明实施例2所述工艺对客户片背面左下1/4边缘切割效果图(局部放大图)；
图4采用本发明实施例2所述工艺对客户片背面右上1/4边缘切割效果图(缩小图)；
图5采用本发明实施例2所述工艺对客户片背面右上1/4边缘切割效果图(局部放大图)；
图6采用本发明实施例2所述工艺对客户片背面右下1/4边缘切割效果图(缩小图)；
图7采用本发明实施例2所述工艺对客户片背面右下1/4边缘切割效果图(局部放大图)；
图8本发明对比实施例所述芯片切割效果为NG的切割效果图；
图9本发明对比实施例所述芯片切割效果为一般的切割效果图；
图10本发明对比实施例所述芯片切割效果为OK的切割效果图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的内容，下面结合具体实施例和附图作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于对本发明进一步说明，而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容后，该领域的技术人员对本发明作出一些非本质的改动或调整，仍属于本发明的保护范围。
具体实施例
一种超小尺寸芯片切割工艺，包括如下步骤：
(1)将背面粘贴划片膜的晶圆固定在片环上；
(2)将步骤(1)所述晶圆及片环放入烤箱进行烘烤；
(3)将步骤(2)所述烘烤好的晶圆放入切割机，选择程序进行切割，其中切割顺序为先沿芯片短边方向进行切割，然后再沿着芯片长边方向进行切割，即CH1CH2。
所述步骤(1)中，所述晶圆为测试片或客户片，所述测试片包括半导体层和封装层，所述客户片包括半导体层、电路层和封装层。
所述半导体层为硅片层，所述晶圆厚度为125μm。
所述步骤(1)中，所述划片膜为非UV蓝膜，所述非UV蓝膜为日东电工株式会社的V-8AR，膜厚75μm。
所述步骤(2)中，所述烘烤的温度为60℃，所述烘烤的时间为60min。
所述步骤(3)中，所述切割机的切割模式为step-cut，所述切割机切割时Z1主轴的转速为40000～45000rpm，Z2主轴的转速为25000～30000rpm，进刀的速度为15～20mm/s。
所述Z1主轴的划片刀为迪思科科技(中国)有限公司的ZH05-SD3500-N1-50 CC，所述Z2主轴的划片刀为迪思科科技(中国)有限公司的ZHZZ-SD4000-H1-50 BA。
所述芯片为长方形芯片，尺寸为0.63×0.33mm。
实施例1和2分别采用表1所述工艺参数对测试片和客户片进行切割。
表1实施例1和2芯片切割工艺的具体参数及切割效果
注：OK指的是切的chipping少，但还是有。
由表1可见，实施例1和2分别对测试片和客户片进行切割，均达到99.5％以上的芯片良率标准，同一晶圆内部不同部位的芯片切割稳定性也有了较大的提升。
实施例2采用先短边后长边的切割顺序，CH1面(短边)采用了15mm/s的进刀速度，虽然整体切割时间会增加约10％，但稳定性却比传统的先长边后短边的切割工艺有了较大的提升。
采用实施例2所述工艺对客户片进行切割的效果见图1～7：
图1为客户片背面左上1/4边缘切割效果图，从图1可看出切割效果良好，分离一刀未出现崩边，切割效果OK；
图2～3为客户片背面左下1/4边缘切割效果图，从图2～3可看出切割效果良好，分离一刀未出现崩边；与另一侧使用常规参数切割的区域相比，整体切割效果更好，也更稳定，切割效果OK；
图4～5为客户片背面右上1/4边缘切割效果图，从图4～5可看出切割效果良好，整体切割质量稳定，切割效果OK；
图6～7为客户片背面右下1/4边缘切割效果图，从图6～7可看出切割效果良好，整体切割质量稳定，切割效果OK。
对比实施例
对比实施例采用传统的先切割长边再切割短边的切割工艺，即CH2CH1；在Z2主轴的划片刀的选择上除实施例1和2所述的迪思科科技(中国)有限公司的ZHZZ-SD4000-H1-50BA外，还选用了迪思科科技(中国)有限公司的ZHZZ-SD3000-H1-50BA；在划片膜的选择上除实施例1和2所述的日东电工株式会社的V-8AR非UV蓝膜外，还选用了日东电工株式会社的DU-2385和日本电化株式会社的UDV-80J这两种UV膜，其中DU-2385膜厚为85μm，UDV-80J膜厚为80μm。
对比实施例的工艺步骤与实施例1和2基本相同，区别在于，当采用DU-2385和UDV-80J这两种UV膜作划片膜时，无需烘烤步骤。
采用表2所述工艺对测试片进行切割，切割效果见表2。
表2对比例1～21芯片切割工艺的具体参数及切割效果
注：每组数据只切了50刀；NG指chipping较多，且极其不稳定(见图8)；一般指有chipping，但不多，没超过比例，且都在边缘地带(见图9)；OK指的是切的chipping少，但还是有(见图10)。
经检测，采用表2所述工艺，测试片的良率为98～99％，低于99.5％的芯片良率标准。
采用表2中对比例4和5所述工艺对客户片进行切割，其中采用对比例4所述工艺切割效果为NG，良率为95.89％；采用对比例5所述工艺切割效果为一般，良率为99.11％。
从对比例1和5可看出，采用传统的先长边后短边的切割工艺，保持Z1和Z2主轴的划片刀不变，降低进刀速度，对测试片的切割效果有所改善(一般→OK)；但将对比例5所述工艺应用于客户片切割，切割效果却未有改善(OK→一般)。
对比例4的情况类似，采用对比例4所述工艺切割客户片，切割效果也未有改善(一般→NG)。
从对比例6～21可看出，采用传统的先长边后短边的切割工艺，将非UV蓝膜更换为UV膜，切割效果也没有明显改善(均为NG)。
上述说明并非对发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在发明的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种超小尺寸芯片切割工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将背面粘贴划片膜的晶圆固定在片环上；
(2)将步骤(1)所述晶圆及片环放入烤箱进行烘烤；
(3)将步骤(2)所述烘烤好的晶圆放入切割机，选择程序进行切割，其中切割顺序为先沿芯片短边方向进行切割，然后再沿着芯片长边方向进行切割。
2.如权利要求1所述的一种超小尺寸芯片切割工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，所述晶圆为测试片或客户片，所述测试片包括半导体层和封装层，所述客户片包括半导体层、电路层和封装层。
3.如权利要求2所述的一种超小尺寸芯片切割工艺，其特征在于，所述半导体层为硅片层，所述晶圆的厚度大于80μm。
4.如权利要求1所述的一种超小尺寸芯片切割工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，所述划片膜为非UV蓝膜。
5.如权利要求4所述的一种超小尺寸芯片切割工艺，其特征在于，所述非UV蓝膜为日东电工株式会社的V-8AR。
6.如权利要求1所述的一种超小尺寸芯片切割工艺，其特征在于，所述步骤(2)中，所述烘烤的温度为50～60℃，所述烘烤的时间为50～60min。
7.如权利要求1所述的一种超小尺寸芯片切割工艺，其特征在于，所述步骤(3)中，所述切割机的切割模式为step-cut，所述切割机切割时Z1主轴的转速为40000～45000rpm，Z2主轴的转速为25000～30000rpm，进刀的速度为15～20mm/s。
8.如权利要求7所述的一种超小尺寸芯片切割工艺，其特征在于，所述Z2主轴的划片刀为金刚石颗粒刀片，颗粒度为3500～4000，集中度为50，刀刃的暴露量为0.51～0.64mm，刀刃宽度为0.015～0.020mm。
9.如权利要求8所述的一种超小尺寸芯片划片工艺，其特征在于，所述Z1主轴的划片刀为迪思科科技(中国)有限公司的ZH05-SD3500-N1-50CC，所述Z2主轴的划片刀为迪思科科技(中国)有限公司的ZHZZ-SD4000-H1-50BA。
10.如权利要求1所述的一种超小尺寸芯片切割工艺，其特征在于，所述步骤(3)中，所述芯片为长方形芯片，尺寸小于0.8×0.8mm。
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