先进工艺芯片可靠性过不了 竟是晶圆切割问题 该如何解决

先进工艺芯片可靠性过不了 竟是晶圆切割问题 该如何解决

在半导体工艺中，您是否遇到过传统晶圆切割机，在处理高硬度或脆性材料时，出现切割不均或边缘破损的情况？您是否发现传统物理切割机无法满足先进封装切割需求，连带复合材料的多样性，需要更强大的工具？

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。

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。

图一：传统锯片切割对低介电材料产生剥离

图二：激光切割芯片全切穿，表面金属无崩裂