一种晶圆划片刀及划片装置及划片方法与流程

本发明涉及划片刀具的，具体而言，涉及一种晶圆划片刀划片装置及划片方法。

背景技术：

1、半导体制造起始于对硅的加工，首先是将纯度达到 99.9999%的硅晶柱切割成不同厚度的晶圆，一般来说4in晶圆的厚度为 520um，6in 的为670um，8in 的为 725m，12in的为 775um。在晶圆上按照窗口刻蚀出一个个电路芯片，整齐划一地在晶圆上呈现出小方格阵列，每一个小方格代表着一个能实现某种特定功能的电路芯片。

2、半导体器件的发展方向是单个芯片越来越小，且单个芯片集成的晶体管数量越来越多。硅晶圆的发展趋势是晶圆尺寸越来越大，硅晶柱随着工艺的进步能生长为1in、2in、4in、6in（约150mm）、8in（约200mm），近年来发展出12in甚至研发更大规格（14in、16in，甚至20in以上）。

3、一片晶圆上重复刻蚀了几只至几十万只电路芯片。晶圆上，电路芯片单元之间通过一定区域相互隔离开来，称作芯片晶粒隔离区域称作划片槽。在使用芯片晶粒前需要通过有效的手段将其分割并单独取下。这时，就需要划片这道工序，将晶圆分割成一个个单独的芯片晶粒，再对芯片晶粒进行镜检、焊接、键合、封盖等工序，从而封装出能实现各种功能且不易被环境损伤的成品集成电路。

4、晶圆切割可采用物理切割，通过划片刀横、纵的切割运动，将晶圆分割成方形的芯片晶粒。现在，用金刚石砂轮划片刀进行晶圆切割的方法仍然占据主流地位。机械划片的力直接作用在晶圆表面，会使晶体内部产生应力损伤，容易造成芯片崩边及晶圆破损。特别是对厚度在 100um 以下的晶圆划片时，极易导致晶圆破碎。机械划片速度一般为1-100mm/s，划片速度较慢，且要求划片槽宽度大于30um，高可靠电路的划片槽宽度则应更大，甚至达到50-100um，以确保芯片划片后的完整性和可靠性。

5、晶圆划片刀用于切割晶圆使其分割为若干晶粒。它通常具有一个锋利的刀片，可以轻松地划开薄片材料，而不会造成损坏或裂纹。

6、现有技术的划片刀切割后产生的刀痕较宽，使得芯片设计不得不预留较宽的切割道，而降低晶圆能够产出的晶粒数量。同时，当刀痕较宽时，其产生的崩边更为明显。所谓崩边，即因为晶圆材料的脆性，机械切割方式会对晶圆的正面和背面产生机械应力，结果在芯片的边缘产生正面崩角（fsc- front side chipping）及背面崩角（bsc – back sidechipping）。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种晶圆划片刀及划片装置及划片方法，其能够增加晶粒产出率，同时减少崩边，提高加工效率。

2、本发明的实施例通过以下技术方案实现：

3、一种晶圆划片刀，包括刀架和刀刃；所述刀架呈圆盘状；所述刀刃围绕所述刀架周向的边沿设置并向所述刀架的外部延伸；所述刀刃呈圆环形且所述刀刃的外径为30mm-50mm。

4、进一步地，所述刀刃的外径为30mm-45mm。

5、进一步地，所述刀刃的外径为30mm-40mm。

6、进一步地，所述刀刃的外径为38mm。

7、进一步地，所述刀刃的外径为36mm。

8、进一步地，所述刀刃的外径为30mm。

9、一种晶圆划片装置，包括上述的晶圆划片刀。

10、一种晶圆划片方法，采用上述的晶圆划片装置进行切割。

11、进一步地，所述刀刃的外径为38mm；设所述刀刃的厚度为w；所述刀刃切入所述晶圆及膜内部的面积为0.1687-0.8757平方毫米；所述刀刃的刀口与晶圆的接触面积为0.7140w-2.2232w平方毫米；所述压紧角为5.09-8.83度。

12、进一步地，所述刀刃的外径为36mm；设所述刀刃的厚度为w；所述刀刃切入所述晶圆及膜内部的面积为0.1642-0.8522平方毫米；所述刀刃的刀口与晶圆的接触面积为0.6949w-2.0934w平方毫米；所述压紧角为5.23-9.03度。

13、本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

14、本发明的晶圆划片刀外径小于50mm，使得刀刃切割时的压紧角增大。压紧角增大就使得切削液能够更好的进入切割磨削处，便于清理磨削产生的粉末，同时也使得切削液将热量带走，散热更好，减少崩边。另外，刀刃切入晶圆和膜的面积减小，刀刃的阻力减小，使得更薄的刀刃也能够适应切割的阻力，进一步使得刀刃变薄，切割槽变窄，晶粒的产出率提升。

技术特征：

1.一种晶圆划片刀，其特征在于：包括刀架(1)和刀刃(2)；所述刀架(1)呈圆盘状；所述刀刃(2)围绕所述刀架(1)周向的边沿设置并向所述刀架(1)的外部延伸；所述刀刃(2)呈圆环形且所述刀刃(2)的外径为30mm-50mm。

2.根据权利要求1所述的晶圆划片刀，其特征在于：所述刀刃(2)的外径为30mm-45mm。

3.根据权利要求1所述的晶圆划片刀，其特征在于：所述刀刃(2)的外径为30mm-40mm。

4.根据权利要求1所述的晶圆划片刀，其特征在于：所述刀刃(2)的外径为38mm。

5.根据权利要求1所述的晶圆划片刀，其特征在于：所述刀刃(2)的外径为36mm。

6.根据权利要求1所述的晶圆划片刀，其特征在于：所述刀刃(2)的外径为30mm。

7.一种晶圆划片装置，其特征在于：包括权利要求1-6任意一项所述的晶圆划片刀。

8.一种晶圆划片方法，其特征在于：采用权利要求7所述的晶圆划片装置进行切割。

9.根据权利要求8所述的晶圆划片方法，其特征在于：所述刀刃(2)的外径为38mm；设所述刀刃(2)的厚度为w；所述刀刃(2)切入所述晶圆(4)及膜(5)内部的面积为0.1687-0.8757平方毫米；所述刀刃(2)的刀口与晶圆(4)的接触面积为0.7140w-2.2232w平方毫米；压紧角(6)为5.09-8.83度。

10.根据权利要求8所述的晶圆划片方法，其特征在于：所述刀刃(2)的外径为36mm；设所述刀刃(2)的厚度为w；所述刀刃(2)切入所述晶圆(4)及膜(5)内部的面积为0.1642-0.8522平方毫米；所述刀刃(2)的刀口与晶圆(4)的接触面积为0.6949w-2.0934w平方毫米；压紧角(6)为5.23-9.03度。

技术总结本发明提供了一种晶圆划片刀及划片装置及划片方法，包括刀架和刀刃；刀架呈圆盘状；刀刃围绕所述刀架周向的边沿设置并向刀架的外部延伸；刀刃呈圆环形且刀刃的外径为30mm‑50mm。本发明的晶圆划片刀外径小于50mm，使得刀刃切割时的压紧角增大。压紧角增大就使得切削液能够更好的进入切割磨削处，便于清理磨削产生的粉末，同时也使得切削液将热量带走，散热更好，减少崩边。另外，刀刃切入晶圆和膜的接触面积减小，刀刃的阻力减小，使得更薄的刀刃也能够适应切割的阻力，进一步使得刀刃变薄，切割槽变窄，晶粒的产出率提升。技术研发人员：王棋,渡边哲夫,宫嶋直輝,皆川直人,朱浩受保护的技术使用者：成都希桦科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13