Semiconductor industry
半導體行業
方案概述
隨著激光技術的不斷發展和激光技術深入半導體產業，激光在半導體領域的多個生產工序中得到了非常好的應用效果。通過激光標記，精密的半導體芯片標記不再是困難的問題。對激光切割半導體晶圓，激光切割半導體晶圓，對傳統接觸式刀片切割的缺陷進行了改造，解決了刀片切割容易崩邊、切割效率低、表面結構容易破壞等問題。在集成電路工藝線寬越來越小的工藝要求下，LOW-K材料(K是介電常數，即低介電常數材料)越來越多地用于集成IC。鑒于LOW-K層傳統工藝難以加工，因此引入激光開槽工藝，利用激光將切割路徑中去除LOW-K層。目前，12英寸硅晶圓被廣泛應用于半導體集成電路領域，隨著晶圓越來越薄，將薄晶圓鍵合于承載晶圓片上流片后通過拆 鍵和將兩部分分開，激光拆鍵以其高效率無耗材等諸多優勢成為關注熱點。此外，激光在鉆孔、劃線、退火等工序中取得了良好的應用成果。
國玉科技的激光自動化設備非常多元化，已經提供不同類型的激光設備應用到半導體制程中，包括MiniLED切割、晶圓分選、芯片檢測以及圖案化柔性電路板、IC基板和半導體器件加工應用等。
方案推薦
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隱形切割技術是將半透明波長的激光束聚集在晶圓內部，形成一個分割用的起點（改質層：以下稱之為SD層），再對晶圓片施以外力將其分割成小片芯片的切割技術。
目前業內半導體硅晶圓一般是背面研磨拋光，正面切割道布有一定的標記物。若采用隱形切割的方案，激光只能從其背面進行入射加工。
可細分為兩種工藝：
單光點切割工藝：單光點切割是先從深的位置往上切割，直至炸寬到達表面形成微裂紋。
多光點切割工藝：為了改善激光劃片效率及加工質量，利用衍射光學實現的多光點切割技術亦是一種有潛力的方案。背切割加工能力：切割速度200-800 mm/s；可切割晶圓厚度50-700 μm；切割痕跡只有幾個微米，切割道最小可留5-15 μ m；正面平均崩邊小于5 um, 背面平均崩邊小于3 um，切割中心偏移小于2 μ m。
MEMS全名微機電系統，是一種類似中空結構晶圓。一般正面除切割道（SI）是全厚度以外，中間功能區厚度就僅有幾個微米。因為功能區超薄，無法用傳統機械切割和激光燒蝕切割；此外背面隱形切割貼膜會粘連其功能區，對晶圓造成巨大破壞，所以必須采用正面隱形切割工藝。
正面切割加工能力：切割速度200-800 mm/s；
可切割晶圓厚度50-700 μm；
最小切割道寬度為片厚的1/4；
切割痕跡只有幾個微米，切割道最小可留5-15 μ m；
正面平均崩邊小于3 μ m, 背面平均崩邊小于5 μ m，切割中心偏移小于2 μ m。
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硅襯底晶圓切割存在晶格排布規則以至脆性高、易碎，殘渣回焊嚴重等問題，而導致劈裂難。本系列設備針對硅襯底晶圓激光切割的特點，專門設計了一套外光路系統，達到高效、切割槽內幾乎無殘渣的效果。系列產品分帶自動涂膠、清洗和不帶自動涂膠、清洗兩種產品，兩種產品均可實現相關切割的全自動流程。本系列設備采用大族激光自主研發的且擁有美國專利的高功率紫外激光器，其特點是壽命長，激光器輸出功率穩定（主要表現在長期使用過程的切深一致性上），一般保證1萬小時或一年的有效使用時間。
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晶圓切割完成后要經過清洗工序，然后進入檢測和分選；國玉科技設計的分選設備把檢測和分選集成到了一起，這樣把換工位產生的誤差消除掉（這種方式只能適用于節拍一致的產品）；國玉科技也能提供單獨的檢測和分選設備。切好的晶圓要把不良品和廢料去除，這就需要檢測和分選設備；國玉科技的檢測設備精度可以做到每個像素0.5μm。
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1、激光三角測量術
微凸點晶圓的出現使測量和檢測技術面臨著巨大的挑戰，對該技術的最基本要求是任一可行的檢測技術必須能達到測量微凸點特征尺寸所需的分辨率和靈敏度。在50μm節距上制作25μm凸點的芯片技術，目前正在開發中，更小凸點直徑和更節距的技術也在發展中。另外，當單個芯片上凸點數量超過10000個時，晶圓檢測系統必須有能力來處理凸點數迅速增加的芯片和晶圓。分析軟件和計算機硬件必須擁有足夠高的性能來存儲和處理每個晶圓上所存在的數百萬個凸點的位置和形貌數據。
在激光三角檢測術中，用一精細聚焦的激光束來掃描圓片表面，光學系統將反射的激光聚焦到探測器。采用3D激光三角檢測術來檢測微凸點的形貌時，在精度、速度和可檢測性等方面，它具有明顯的優勢。
2、顆粒測試
顆料控制是晶片加工過程、器件制造過程中重要的一個環節，而顆粒的監測也就顯得至關重要。顆粒測試設備的工作原理有兩種，一種為光散射法;另一種為消光法。
對于懸浮于氣體中的顆粒，通常采用光散射法進行測試，同時某些廠家利用這種工作原理生產了測試晶片表面顆粒的設備;而對于液體中的顆粒，這兩種方法均適用。
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國玉科技半導體晶圓的激光隱身切割技術是一種新的激光切割技術，具有切割速度快、切割不產生灰塵、無損、所需切割度小、完全干燥工藝等多種優點。隱形切割的主要原理是將短脈沖激光束通過材料表面集中在材料中間，在材料中間形成變質層，然后向外部施加壓力，分離芯片。
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現有量產的加工手段基本上還是日本disco公司的磨輪刀片，但是隨著芯片尺寸越來越小、加工精度越來越難，激光這種非接觸式的加工手段越來越能體現它的優勢。這幾年隨著mini Led的發展市場急需一款切割設備來解決量產問題，國玉科技公司高精度切割系統面向行業需求自主開發設計制造滿足市場需求。切割線寬控制在30μm以下，光斑直徑可以做到10μm以下；全面滿足行業生產需求。
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碳化硅（SiC）單晶材料作為第三代半導體材料的代表，具有禁帶寬度大、擊穿電場高、熱導率高、電子飽和遷移率高及 抗輻射能力強等優越性能，既可以滿足功率器件對耐高溫、大功率、高電壓的要求，也可以滿足射頻器件對于高導熱和抗輻射 等需求，在電動車、新能源、通訊領域具有巨大的應用前景。
碳化硅作為襯底材料，由于自身硬度高、加工難度大，采用傳統的刀輪切割技術，面臨著加工效率低、環境負擔重、材料 損耗大等問題，導致生產成本高，價格昂貴，難以大規模應用。半導體材料常見類型
加工原理與流程
激光加工的優勢： 非接觸式加工，加工圖案靈活，無應力破壞，可實時切換；
高速異形切割，劃線速度可達到300mm/s，綜合效率極高；
激光加工沒有耗材，無碎屑粉塵產生、激光器使用壽命達2萬 小時或以上；
激光隱形切割沒有材料去除，單片晶圓產晶粒比例高。 -
隱形切割方案原理圖
