半導體Si、SiC晶圓雷射改質切割工藝技術方案
2021-01-15 寬禁帶半導體技術創新聯盟來源：大族雷射
1、半導體材料簡介
半導體(semiconductor)，指常溫下導電性能介於導體(conductor)與絕緣體(insulator)之間的材料。
常用半導體材料分為元素半導體和化合物半導體。
元素半導體是由單一元素製成的半導體材料，主要有矽、鍺、硒等，以矽、鍺應用最廣。
化合物半導體即是指由兩種或兩種以上元素以確定的原子配比形成的化合物，並具有確定的禁帶寬度和能帶結構等半導體性質。
半導體材料按其發展歷程：
大族雷射在半導體材料上與相關客戶協作，共同完善現有半導體行業遇到的製程工藝問題，提供一整套的解決方案。特別針對半導體行業中晶圓片對加工過程潔淨度高要求的需求，我們提出雷射改質切割技術。
2、改質切割加工原理
雷射改質切割是使用特定波長的雷射束通過透鏡聚焦在晶圓內部，產生局部形變層即改質層，該層主要是由孔洞、高位錯密度層以及裂紋組成。改質層是後續晶圓切割龜裂的起始點，可通過優化雷射和光路系統使改質層限定在晶圓內部，對晶圓表面和底面不產生熱損傷，再借用外力將裂紋引導至晶圓表面和底面進而將晶圓分離成需要的尺寸。
圖1改質加工示意圖
3、半導體改質切割的應用、優勢及加工方案
3.1半導體改質切割應用
改質切割工藝在半導體封裝行業內可應用於MEMS晶片、FRID晶片、SIM晶片、存儲晶片、SiC晶片等，但對晶圓而言需要一定的要求：
l 擁有特定的圖案便於CCD的精準定位；
l 劃片槽寬度大於等於20 um，在雷射掃描和機臺定位精度內。
l 正面雷射加工時，晶圓表面不能有TEG/金屬層。
l 背面雷射加工時，晶圓背面需貼附改質專用貼膜。
3.2半導體改質切割優勢
傳統的晶圓切割通常使用刀輪，刀輪切割主要通過其穩定、高速的旋轉對晶圓進行磨削，切割過程中需要使用冷卻液降低溫度和帶走碎屑。
圖2 刀輪加工示意圖
圖3 刀輪切割和改質切割對比
對比刀輪切割，改質切割具有明顯的優勢，具體如下：
l 完全乾燥的加工過程；
l 切割表面無沾汙，不產生碎片、損傷，截面陡直、無傾斜，零切割線寬；
l 非接觸式切割，使用壽命長。
3.3半導體改質切割工藝方案
大族雷射全自動晶圓雷射切割機為客戶提供一整套晶圓（Si或SiC）切割工藝方案。針對晶圓片我們提供以下加工方案，將晶圓背面貼上特質膜，使用雷射在晶圓正面劃片槽內進行劃片，最後對晶圓擴膜（部分晶圓需要裂片+擴膜，視實際產品及應用而定）。
圖4 晶圓片改質加工方案
目前大部分半導體材料（如Si、SiC、GaN、GaAs等）或脆性材料（如玻璃、藍寶石、鉭酸鋰等）均已用此技術方案進行生產加工。
圖5 Si改質效果：（a）上表面示意圖，直線度小於5 um （b）晶圓加工的截面效果
圖6 SiC改質上表面效果
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「MEMS矽晶圓」雷射內部改質切割設備
如果採用傳統刀輪切割技術，加工過程中冷卻水的使用將會使得晶片暴露在外的結構出現汙染以及物理損壞；而雷射內部改質切割技術全程潔淨乾燥且無接觸，自然成為了行業內切割MEMS晶片的最有效方案。雷射內部改質切割技術雷射內部改質切割技術是由紅外雷射聚焦到材料內部，經過雷射掃描後形成多層改質層，其利用了雷射引導熱裂紋的方法原理（LITP, laser induced thermal-crack propagation)，促使材料沿預設切割方向自然裂開的工藝。 -
MEMS晶圓切割方法—雷射隱形切割
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MEMS晶圓是怎麼切割的?用高速砂輪刀片?NO,NO
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我國半導體雷射隱形晶圓切割技術取得重大突破
5月17日晚，中國長城科技集團股份有限公司發文稱：公司旗下鄭州軌道交通信息技術研究院（下稱「鄭州軌交院」）和河南通用智能裝備有限公司於近日研製成功我國首臺半導體雷射隱形晶圓切割機，填補國內空白，在關鍵性能參數上處於國際領先水平。 -
晶圓雷射切割技術的研究進展
為了解決這些問題，外形封裝在電子封裝技術領域中漸漸嶄露頭角。外形封裝的第一步就是晶圓切割，晶圓切割工藝的效果直接影響晶片的性能和效益。為了解決晶圓切割過程中存在的剝離、分層和速度慢等問題，相關技術人員開發了一系列改進技術，本文主要從改善晶圓的切割質量和提高晶圓的切割速度出發，詳細介紹了半導體晶圓切割領域刀片切割技術和雷射切割技術的發展現狀，為以後晶圓切割技術的研究提供參考。 -
半導體雷射隱形晶圓切割技術愈發成熟,不再被國外壟斷
半導體行業對於的技術的需求是巨大的，美國方面就憑藉著自身的技術優勢，不斷打擊國內的半導體晶片企業發展，中興、華為等都曾經受過美國的限制，而現在國內的半導體技術又向前邁了一步。長城科技和河南通用智能成功研製了我國首臺半導體雷射隱形晶圓切割機，實現了最佳光波和切割工藝，開啟了我國雷射晶圓切割行業發展，填補了國內的技術空白，甚至在關鍵性能參數上都處於國際領先水平，一直依賴進口的局面也將被打破。晶圓切割是半導體封測工藝中不可或缺的關鍵工序。 -
中國長城半導體雷射隱形晶圓切割機年產將達500臺產值20億元
2020年5月，中國長城旗下鄭州軌道交通信息技術研究院聯合河南通用智能裝備有限公司，成功研製出填補國內空白的半導體雷射隱形晶圓切割機，實質突破我國半導體雷射隱形切割技術。研發成功後，鄭州軌交院組織了行業重點客戶進行半導體雷射隱形晶圓切割機設備試用，客戶認為相比同類產品該設備具有切割效率、良品率高等明顯優勢，能夠出色地滿足不同材質切割的工藝要求。相比國外半導體切割智能裝備，半導體雷射隱形晶圓切割機在焦點數量、焦點動態補償、加速度、切割速度、最大運行速度、開機率等重要參數上具有明顯優勢。 -
中國電子研製出我國首臺半導體雷射隱形晶圓切割...
每經編輯：畢陸名據中國電子信息產業集團有限公司官方微信CEC中國電子消息，近日，中國電子旗下中國長城鄭州軌道交通信息技術研究院和河南通用智能裝備有限公司，歷時一年，聯合攻關，研製成功我國首臺半導體雷射隱形晶圓切割機，填補國內空白。 -
德龍雷射完成1.5億元融資 中微公司參與 碳化矽切割設備成後續看點
官網顯示，德龍雷射成立於2005年，由中、澳兩方投資創立，主營業務為研發、生產和銷售各類高端工業應用雷射設備，尤其是基於紫外雷射和超短脈衝雷射技術的設備，公司的產品可應用到半導體、顯示、精密電子、高校科研和新能源等精密加工領域。 值得注意的是，德龍雷射曾在2015年向證監會遞交了招股書，欲創業板上市，後IPO終止。 -
我國首臺半導體雷射隱形晶圓切割機問世
據國務院國資委網站5月20日消息，近日，中國電子旗下中國長城鄭州軌道交通信息技術研究院和河南通用智能裝備有限公司歷時1年，聯合攻關，研製成功我國首臺半導體雷射隱形晶圓切割機，填補國內空白。該設備在關鍵性能參數上處於國際領先水平，標誌著我國半導體雷射隱形晶圓切割技術取得實質性重大突破，對進一步提高我國智能裝備製造能力具有裡程碑式的意義。高端智能裝備是國之重器，是製造業的基石，尤其是半導體領域內高端智能裝備，在國民經濟發展中具有舉足輕重的作用。晶圓切割是半導體封測工藝中不可或缺的關鍵工序。 -
中國第一臺半導體雷射隱形晶圓切割機研發成功
中國長城科技集團官方宣布，旗下鄭州軌道交通信息技術研究院、河南通用智能裝備有限公司，歷時一年聯合攻關，我國第一臺半導體雷射隱形晶圓切割機已於5月8日研製成功，填補國內空白，並實現了最佳光波和切割工藝，在關鍵性能參數上處於國際領先水平。 -
再補一空白:首臺半導體雷射隱形晶圓切割機面世
5月19日人民網消息，中國長城旗下鄭州軌道交通信息技術研究院和河南通用智能裝備有限公司近日聯合宣布成功研製我國首臺半導體雷射隱形晶圓切割機，該產品在關鍵性能參數上處於國際領先水平，彌補了我國在此領域的空白。晶圓切割機廣泛應用於光伏及半導體領域，日本DISCO公司是全球第一大供應商。 -
中國長城一度漲停,雷射隱形晶圓切割技術獲突破
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國產半導體行業的又一大步!我國首臺半導體雷射隱形晶圓切割機
20日，根據國務院國有資產監督管理委員會（國資委）網站消息，我國成功研發首臺半導體雷射隱形晶圓切割機，標誌著我國晶片製造業的又一次巨大進步。長期以來，由於我國半導體行業的孱弱，相關生產技術也不甚完善，尤其是晶圓相關的製造技術。 -
半導體設備國產化正在加劇,首臺晶圓切割機研製成功
最近華為再遭美國打擊，其實背後無疑是美國技術霸權的再次暴露。對此華為表示：「我們皮糙肉厚，相信能夠儘快找到解決方案」。在臺積電有可能被取消之際，中芯國際已經與華為取得了深度合作。而且華為的研發工程師已經入駐了中芯國際，負責部分技術的指導。 -
中國電子研製出我國首臺半導體雷射隱形晶圓切割機
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Synova宣布與Disco合作開發混合式晶圓切割工具
Disco最新鑽石刀片晶圓切割系統，為各種先進的晶圓切割應用開發一種混合式晶圓切割工具。 雙方合作發展出的頂級解決方案，可協助半導體製造商達到更高的產量，減少切割時對晶圓造成的損壞，適用各種先進材料及厚度之晶圓，首款工具將於2007 -
3D-MICROMAC公布適用於MICRODICE TLS雷射切割系統的CLEAN SCRIBE...
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晶片製造重大突破 我國首臺雷射晶圓切割機問世
晶片製造的工藝複雜、流程眾多，而晶圓切割就是半導體封測工藝中不可或缺的一道工序，晶圓切割就是將單一晶圓進行切割製作成一個個晶粒單元，但由於晶粒本身比較脆弱、相互之間距離小，並且切割時還需要注意晶粒不被汙染、避免出現崩塌或者裂痕現象，因此晶圓切割對於技術和切割設備的要求都極高。