随着半导体工艺日益复杂,晶圆上组件的尺寸不断缩小,先进工艺不断挑战技术极限的同时,材料技术也蓬勃发展。宽能隙半导体的崛起和先进封装的突破,为半导体产业开辟了新的战场。然而,传统的硅芯片封装物理切割技术,如锯片切割,已难以应对这些挑战。尤其在处理硬脆材料(如低介电常数晶圆、SiC、AlN等)时,容易引发晶圆边缘破损(Peeling)和碎裂(Chipping),进而影响产品良率和性能。在许多应用中,即使微小的结构损坏或表面瑕疵,亦可能导致组件失效,这在先进半导体组件中尤为重要。 激光切割技术在晶圆切割的应用已有十多年的历史,近期因新型态应用的兴起再次受到重视。与传统物理切割不同,UV激光切割技术利用高能量激光束进行非接触式切割,通过材料升华实现分割。这不仅能减少晶圆受力,还能在不影响产品特性的前提下,实现对复杂材料的精密加工。随着半导体工艺的持续进步,激光切割技术已成为晶圆切割领域的重要工具。
一、激光切割与传统切割技术的差异 传统的晶圆切割技术主要依赖锯片进行物理接触式切割,透过机械力量来完成材料的分离。然而,这种方法在精度和灵活性上存在一定的限制,特别是在处理未知材料时,刀具选择与参数匹配更具挑战性。相比之下,激光切割技术利用高能量激光束进行非接触式切割,依赖热能升华材料。它能灵活调整光学组件和能量控制,提升对切割过程的掌握度。 传统切割方式因需物理接触,容易在晶圆上引发不必要的机械应力,增加晶圆破裂或边缘损坏的风险。而激光切割则避免了这类机械应力,且透过高频激光技术,能有效降低热应力的影响,减少切割后产品功能异常的机率。 此外,传统切割技术在遇到先进工艺上所采用的新材料也存在挑战。单纯的物理切割,在加工速度上多少会受限于材料本身特性,难以提升切割效率,连带造成切割质量下降。而激光切割技术则在这方面表现突出,不仅加工速度快且稳定,适合大规模量产,同时由于非接触式操作,大幅减少材料损耗,进而提高整体良率。 比较项目 | 传统切割 | 激光切割 |
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切割方式 | 使用物理锯片进行接触式切割 | 依赖高频高能激光束进行非接触式切割 | 精度与灵活性 | 精度有限,处理微小结构和复杂图形困难 | 高精度,适合切割道微缩和复杂组件 | 机械应力 | 物理接触产生应力,增加破裂风险 | 非接触式,减少机械应力,降低损坏风险 | 适用材料 | 对脆性材料处理差,易造成边缘碎裂 | 可尝试复杂材料,在切割工艺上的弹性应用表现优异 | 加工速度 | 速度慢,受材料特性影响效率 | 速度快且稳定,适合高效能量产需求 | 材料损耗 | 物理接触导致损耗较大 | 非接触式技术,损耗小,提升良率 |
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