一种轮式金刚刀划片方法与流程

本发明涉及的是一种轮式金刚刀划片方法,它不仅适用于低硬度的半导体材料划片，也适用于高硬度的半导体材料划片。属于半导体器件制造技术领域。

背景技术：

随着科学技术的发展，电子产品在改善人们的日常生活的同时，也使人们对电子产品的依赖性越来越强，要求越来越高，迫切的发展需求促使电子产品更新换代周期变短。其中半导体技术是促进上述变化的主要驱动力量，是电子产品不断发展进步的核心，这也使得人们对作为电子产品“心脏”的半导体器件的性能、质量及成本提出越来越苛刻的要求。

划片工艺是把前工序加工的晶圆用划片机切割成单个芯片，再用分片及或手工将芯片分开，是半导体器件加工过程中关键工序之一，其加工质量的优劣，对器件性能及可靠性有决定性影响。当前圆片划片方式主要有砂轮划片、金刚刀划片和激光划片三种，在划片效率、成品率及成本方面各有优劣。

但在高硬度材料如SiC、GaN等半导体材料划片方面，三种划片方式均存在一定局限性。由于材料硬度高，砂轮刀具损耗快使砂轮划片成本偏高且为保证切割品质需降低划片速度使划片效率低；传统金刚刀虽然硬度高，但在划片过程中采用点接触，磨损也非常快，导致划片过程中划痕效果不一，为保证划片质量在划片过程中需要不停调整，因此划片成本高、划片效率偏低；激光划片作为一种新型划片技术，在划片效率及质量方面比前面两种划片方式具有非常明显的优势，但激光划片也存在对芯片造成的热损伤、以及对光敏器件光学性能影响（如降低LED管芯的发光效率等）等问题，且目前激光划片技术不算很成熟、设备昂贵等因素限制其在划片领域的进一步推广。

因此在高硬度半导体材料划片方面急需一种划片效率高、质量好、对芯片损伤小的划片方式。

技术实现要素：

本发明提出的是一种轮式金刚刀划片方法，将有效降低划片过程中金刚刀损耗，提高刀具使用寿命；划片过程中刀具状态变化小，有效弥补金刚刀划片在高硬度半导体划片方面的不足。

本发明的技术解决方案：一种轮式金刚刀划片方法，包括以下步骤：

1）备片：半导体圆片1减薄至目标厚度并完成背面工艺；

2）贴膜：用粘性膜3将待划圆片1固定在绷环上；

3）划片：轮式金刚刀5在设定步进、压力、速度等条件下沿直线滚动，在半导体圆片1表面形成凹槽；

4）裂片：划片后半导体圆片1使用裂片机在裂片压刀7、裂片蹄刀8按设定条件下，沿凹槽位置进行劈裂；

5）分片：对裂片后半导体圆片1进行扩膜、解胶分片形成独立芯片。

本发明的优点：

1）金刚刀在划片过程中采用滚动划切开槽，由原来笔式金刚刀点状接触磨损变更为线状接触磨损，刀具磨损慢使用寿命长，划片成本低；

2）轮式金刚刀在划片过程中磨损小，划片状态变化小，因此能减少划片过程中调整频率，提高划片质量及效率；

3）该划片方式能有效弥补传统金刚刀划片在高硬度半导体划片方面的不足，市场应用前景好。

附图说明

图1为半导体圆片划片前贴膜结构示意图。

图2为轮式金刚刀划片结构示意图。

图3为笔式金刚刀划片结构示意图。

图4为圆片裂片示结构意图。

图5为轮式金刚刀划片实际效果图。

图中的1是半导体圆片；2是芯片背面工艺结构；3是粘性膜；4是支撑台；5是轮式金刚刀；6是笔式金刚刀；7是裂片压刀；8是裂片蹄刀。

具体实施方式

如附图所示，一种轮式金刚刀划片方法，包括以下步骤：

1）备片：半导体圆片1减薄至目标厚度并完成背面工艺2；

2）贴膜：用粘性膜3将待划圆片1固定在绷环上，贴膜后结构如图1所示；

3）划片：轮式金刚刀5在设定步进、压力、速度等条件下沿直线滚动，在半导体圆片1表面形成凹槽，轮式金刚刀5划片结构如图2所示；

4）裂片：划片后半导体圆片1使用裂片机在裂片压刀7、裂片蹄刀8按设定条件下，沿凹槽位置进行劈裂，裂片结构如图4所示；

5）分片：对裂片后半导体圆片1进行扩膜、解胶等分片形成独立芯片，实际效果如图5所示。

所述轮式金刚刀划片方式不仅适用于传统Si、GaAs、InP等低硬度的半导体材料，也适用于GaN、SiC、蓝宝石等高硬度的半导体材料；

所述步骤2）粘性膜为蓝膜、UV膜的任意一种；

所述步骤3）划片方式为金刚刀在设定步进、压力、速度等条件下沿直线滚动，在圆片表面形成凹槽；

所述步骤4）裂片方式为裂片机在设定条件下将圆片沿凹槽位置进行裂片。

实施例1

一种轮式金刚刀划片技术，包括以下步骤：

1）备片：将SiC圆片减薄至目标厚度60um并完成背面工艺；

2）贴膜：用UV膜将完成背面工艺的的SiC薄片固定在绷环上；

3）划片：将待划SiC圆片放置在MDI LS831轮式金刚刀划片机上，真空吸牢，在压力0.1~0.2MPa，速度10~50mm/s条件下划片；

4）裂片：将已划完的SiC圆片放置在Dynatex裂片机，将蹄刀与划痕设置重合保持不动、压刀设置到划片槽空白位置并下压0.03~0.2mm保持50~300ms后抬起即完成1次裂片动作，重复上述动作直至所有划痕裂片完成；

5）分片：对裂片后圆片用扩膜机扩膜增大芯片间距，防止芯片的相互挤压摩擦造成的碎屑、损伤，后用UV解胶机对UV膜进行解胶，降低UV膜对芯片的粘附力，以便后续封测工艺。

实施例2

轮式金刚刀划片方法，包括以下步骤：

1）备片：将GaN圆片减薄至目标厚度100um并完成背面工艺；

2）贴膜：用蓝膜将完成背面工艺的的GaN薄片固定在绷环上；

3）划片：将待划GaN圆片放置在MDI LS831轮式金刚刀划片机上，真空吸牢，在压力0.15~0.35MPa，速度10~200mm/s条件下划片；

4）裂片：将已划完的GaN圆片放置在Dynatex裂片机，将蹄刀与划痕设置重合保持不动、压刀设置到划片槽空白位置并下压0.05~0.2mm保持100~200ms后抬起即完成1次裂片动作，重复上述动作直至所有划痕裂片完成；

5）分片：对裂片后圆片用扩膜机扩膜增大芯片间距，防止芯片的相互挤压摩擦造成的碎屑、损伤，后用UV解胶机对UV膜进行解胶，降低蓝膜膜对芯片的粘附力，以便后续封测工艺。

实施例3

轮式金刚刀划片技术，包括以下步骤：

1）备片：将蓝宝石圆片减薄至目标厚度（通常为100um）并完成背面工艺；

2）贴膜：用UV膜将完成背面工艺的的蓝宝石薄片固定在绷环上；

3）划片：将待划蓝宝石圆片放置在MDI LS831轮式金刚刀划片机上，真空吸牢，在压力0.2~0.4MPa，速度50~100mm/s条件下划片；

4）裂片：将已划完的蓝宝石圆片放置在Dynatex裂片机，将蹄刀与划痕设置重合保持不动、压刀设置到划片槽空白位置并下压0.05~0.1mm保持100~200ms后抬起即完成1次裂片动作，重复上述动作直至所有划痕裂片完成；

5）分片：对裂片后圆片用扩膜机扩膜增大芯片间距，防止芯片的相互挤压摩擦造成的碎屑、损伤，后用UV解胶机对UV膜进行解胶，降低UV膜对芯片的粘附力，以便后续封测工艺。

实施例4

轮式金刚刀划片方法，包括以下步骤：

1）备片：将SiC圆片减薄至目标厚度（通常为150um）并完成相关背面工艺；

2）贴膜：用UV膜将完成背面工艺的的SiC薄片固定在绷环上；

3）划片：将待划SiC圆片放置在MDI LS831轮式金刚刀划片机上，真空吸牢，在压力0.25~0.45MPa，速度50~100mm/s条件下划片；

4）裂片：将已划完的SiC圆片放置在Dynatex裂片机，将蹄刀与划痕设置重合保持不动、压刀设置到划片槽空白位置并下压0.1~0.2mm保持100~300ms后抬起即完成1次裂片动作，重复上述动作直至所有划痕裂片完成；

5）分片：对裂片后圆片用扩膜机扩膜增大芯片间距，防止芯片的相互挤压摩擦造成的碎屑、损伤，后用UV解胶机对UV膜进行解胶，降低UV膜对芯片的粘附力，以便后续封测工艺。

以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。