劃片是將半導(dǎo)體晶圓分割成單個(gè)芯片的過程，一般在晶圓已完成前道工藝制程和電性能測(cè)試的基礎(chǔ)上進(jìn)行。同時(shí)作為半導(dǎo)體封裝的首步工序，劃片質(zhì)量將直接影響封裝成品的最終可靠性。砂輪切割是目前應(yīng)用最為廣泛的一種劃片方式，采用金剛石顆粒和粘合劑組成的刀片，經(jīng)主軸聯(lián)動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)，與被加工材料相互磨削，并以一定速度進(jìn)給，將晶圓逐刀分割成獨(dú)立芯片。在工藝過程因殘余應(yīng)力和機(jī)械損傷導(dǎo)致的崩裂等缺陷，是制約砂輪劃片發(fā)展的主要問題。

隨著半導(dǎo)體集成電路飛速發(fā)展對(duì)劃片效率和質(zhì)量的新要求，該切割技術(shù)已結(jié)合不同加工材料的特點(diǎn)，從劃片刀選取、工藝參數(shù)優(yōu)化以及劃片方式改進(jìn)等方面著手，有了一定的發(fā)展。面對(duì)器件多樣化的發(fā)展趨勢(shì)，特別是在超薄晶圓以及含有可動(dòng)結(jié)構(gòu)的 MEMS 晶圓等非接觸劃片的發(fā)展需求，砂輪劃片已無(wú)法完全滿足。激光切割可有效避免砂輪崩裂問題，同時(shí)在小尺寸及 MEMS 芯片方面，凸顯出愈發(fā)重要的優(yōu)勢(shì)，本文將主要對(duì)目前主要應(yīng)用的激光隱形切割和激光燒蝕切割兩種劃片方式展開討論。

激光隱形切割技術(shù)

芯片分離，是在改質(zhì)層形成的基礎(chǔ)上，通過外力如劈刀施壓，或是直接通過擴(kuò)裂方式，使改質(zhì)層貫穿于晶圓表面和底面，進(jìn)而分離成獨(dú)立芯片的過程。

激光燒蝕切割是利用高能脈沖激光，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)準(zhǔn)直和聚焦后，形成能量密度高，束斑尺寸只有微米級(jí)的激光束，作用于工件表面，使被照射區(qū)域局部熔化、氣化，從而使劃片間道材料去除，最終實(shí)現(xiàn)開槽或直接劃透。

激光燒蝕切割以高溫為作用機(jī)理，在燒蝕邊緣會(huì)形成被加工材料頻繁重鑄等現(xiàn)象的熱影響區(qū)域，如何控制熱影響區(qū)大小，是實(shí)現(xiàn)激光劃片在半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的主要途徑。根據(jù)所加工材料對(duì)不同波長(zhǎng)激光的吸收特性，選擇配置相應(yīng)的激光器和光學(xué)系統(tǒng)。其中，脈沖寬度是影響切割質(zhì)量的重要參數(shù)，實(shí)指每一個(gè)激光單脈沖的持續(xù)時(shí)間，在功率和頻率一致的情況下，脈沖寬度越小，激光與加工材料的作用時(shí)間越短，熱影響區(qū)越小，可降低燒蝕過程對(duì)邊緣的不利影響。此外，激光器的選取還需兼顧效率和質(zhì)量，一般激光波長(zhǎng)越短，加工熱影響區(qū)越小，但激光速度偏慢，效率偏低。

目前應(yīng)用半導(dǎo)體晶圓切割的兩類主要激光切割技術(shù)，即激光隱形切割和激光燒蝕切割。兩種技術(shù)各具特點(diǎn)，均展現(xiàn)出傳統(tǒng)砂輪劃片所無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展和相關(guān)設(shè)備的成熟完善，激光切割將在半導(dǎo)體晶圓切割領(lǐng)域占據(jù)更具主導(dǎo)的地位。

來源：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所