膠帶設(shè)計(jì)用于在晶圓切割/單片化過(guò)程中固定晶圓

切割膠帶使用過(guò)程

標(biāo)準(zhǔn)切割工藝首先通過(guò)背面研磨工藝將已經(jīng)減薄的晶圓安裝到固定在鋼環(huán)上的剝離膠帶上，主動(dòng)面朝上。像 Dicing Before Grinding 這樣的工藝允許在背磨工藝之前進(jìn)行切割，其中芯片的第一步是部分切割晶片，然后在背磨工藝中分離芯片。

這可以在切割過(guò)程中固定晶圓，并使芯片和封裝保持對(duì)齊，以便于進(jìn)行過(guò)程的下一步

工藝限制包括晶圓更薄的問(wèn)題、存儲(chǔ)后難以從膠帶上移除芯片、切割時(shí)膠帶被切割以及工藝中使用的水造成的損壞。

在操作過(guò)程中，切割刀片以35,000–60,000 rpm 的速度旋轉(zhuǎn)。刀片表面的金剛石砂粒研磨晶圓，去除硅材料，在晶圓上形成凹槽。 由于通過(guò)研磨力去除晶圓材料并且晶圓材料很脆，因此在凹槽邊緣會(huì)發(fā)生碎裂。

晶片的正面（頂部）或背面（底部）表面可能會(huì)出現(xiàn)碎屑。當(dāng)芯片接近裸片的有源區(qū)域時(shí)，正面碎裂成為一個(gè)良率問(wèn)題。 正面碎屑主要取決于刀片砂礫、冷卻液流量和進(jìn)給速度。

背面碎裂發(fā)生在晶片的底面上，因?yàn)槲⒘鸭y從切口底部傳播開(kāi)并結(jié)合在一起形成芯片外層。刀片與基材的相互作用在基材中產(chǎn)生了微裂紋網(wǎng)絡(luò)。 當(dāng)這些微裂紋結(jié)合時(shí)，它們會(huì)導(dǎo)致基材顆粒松動(dòng)并被去除

當(dāng)微裂紋超過(guò)一定長(zhǎng)度時(shí)，背面碎裂成為良率問(wèn)題，這可能會(huì)增加器件對(duì)熱循環(huán)的敏感性并降低其可靠性。用于倒裝芯片封裝的切割更加敏感。

在封裝這些管芯時(shí)，管芯的背面暴露在成型材料中。如果模具的背面邊緣出現(xiàn)裂紋和碎屑，則成型可能不完美，包括碎屑附近的氣泡。 在封裝過(guò)程中，這些氣泡可能會(huì)導(dǎo)致模具開(kāi)裂，從而降低成品率。

膠帶安裝

在考慮基于膠帶的晶圓切割系統(tǒng)時(shí)，重要的是要考慮安裝系統(tǒng)以及最適合切割材料的膠帶類型。框架安裝系統(tǒng)有多種選擇。

膠帶應(yīng)在受控的溫度、壓力參數(shù)內(nèi)應(yīng)用，并具有均勻的安裝和膠帶張力，以消除氣泡的形成，這是膠帶層壓系統(tǒng)的要求。它有一個(gè)用于切割剩余膠帶和可編程溫度調(diào)節(jié)的圓形刀片。

膠帶選擇

切割過(guò)程的第一步是評(píng)估晶圓厚度、道寬和材料，可能是硅、藍(lán)寶石上的硅、硅鍺或更多奇特的材料。評(píng)估有助于選擇最佳刀片。 然后有必要評(píng)估設(shè)備功能。 器件的應(yīng)用和類型、尺寸和厚度、表面粗糙度和金屬化、膠帶的切割深度、對(duì)溫度暴露的要求和膠帶的可擴(kuò)展性等都會(huì)影響膠帶的選擇。 在選擇合適的膠帶時(shí)，重要的是要考慮粘性、附著力和其他機(jī)械性能。 目標(biāo)是具有足夠高的粘附水平以在鋸切過(guò)程中保持芯片，并且足夠低以使芯片在芯片貼裝過(guò)程中易于移除而不會(huì)損壞。 如果在切割過(guò)程中使用帶有潤(rùn)滑劑的冷卻劑，重要的是要確保所使用的任何添加劑都不會(huì)與膠帶上的粘合劑相互作用，否則芯片可能會(huì)移出位置。

在評(píng)估和刀片選擇之后，將帶有粘合劑膜的晶片安裝到金屬晶片切割環(huán)上。首先，將無(wú)顆粒紙盤放在安裝卡盤的中心，以保護(hù)晶片的表面。 接下來(lái)，將晶片面朝下放置在紙上。 然后，將晶圓膠帶拉伸，粘性面朝下，在晶圓背面和切割環(huán)上，并用滾輪按壓以平滑均勻地分布膠帶。 多余的膠帶從環(huán)的邊緣切掉。

大多數(shù)用于晶圓切割的膠帶厚度為80 至 95 μm。 粘附力必須足以在切割過(guò)程中將每個(gè)裸片牢固地固定在適當(dāng)?shù)奈恢茫灾螁蝹€(gè)裸片，直到它們從膠帶上移除，并在移除過(guò)程中輕松釋放它們。

業(yè)界最常用的兩種安裝膠帶是非紫外線（有時(shí)稱為藍(lán)膜）和紫外線膜。非UV大約是UV薄膜成本的1/3，但僅限于40至170克范圍內(nèi)的固定附著力值。

在72 小時(shí)內(nèi)從薄膜上安裝、切割和移除芯片時(shí)，非UV是一種經(jīng)濟(jì)的選擇。 將晶圓安裝在膠帶上后，在最初的 24 小時(shí)內(nèi)，粘合強(qiáng)度會(huì)大大增加，24 小時(shí)后，粘合劑水平會(huì)繼續(xù)緩慢增加，直到某個(gè)點(diǎn)對(duì)晶圓的粘合力與對(duì)背襯塑料的粘合力一樣強(qiáng)， 導(dǎo)致粘合劑轉(zhuǎn)移到芯片上。 將芯片留在非UV膠帶上超過(guò)72小時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致背面發(fā)粘，這是由殘留的粘合劑引起的。 對(duì)于典型的“藍(lán)色”膠帶，必須仔細(xì)選擇粘合強(qiáng)度以匹配芯片尺寸：高到足以在切割過(guò)程中牢固地固定小芯片，低到足以在不損壞芯片的情況下拾取。

紫外線敏感膠帶無(wú)需妥協(xié)：未固化的粘合強(qiáng)度足以將最小的芯片牢固地固定在適當(dāng)?shù)奈恢?，消除了通常由芯片移?dòng)引起的碎裂。通過(guò)將粘合強(qiáng)度降低到 1/10，在UV固化過(guò)程中，即使是大型芯片也可以在沒(méi)有應(yīng)力或破損的情況下拾取。 紫外線敏感膠帶的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在紫外線固化后，粘合強(qiáng)度保持在恒定水平。 因此，芯片可以在膠帶上長(zhǎng)時(shí)間存放而不會(huì)增加粘合強(qiáng)度。 對(duì)于只拾取當(dāng)前需要的裸片而其余裸片保留在磁帶上的所有應(yīng)用來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)巨大的好處。

膠帶卷成卷，適用于所有自動(dòng)和手動(dòng)晶片安裝系統(tǒng)，在這些系統(tǒng)中，晶片被安裝到膠帶和薄膜框架上。膠帶由涂有粘合劑的薄膜組成，上面覆蓋著保護(hù)性離型紙，在潔凈室環(huán)境中制造。

所有的切割膠帶都由三部分組成——覆蓋有壓敏膠膜的基膜塑料和離型膜。

如上所述，大多數(shù)情況下使用的兩類膠帶是紫外線和非紫外線。

Non-UV 適用于切割標(biāo)準(zhǔn)硅晶圓，有時(shí)在切割更精細(xì)的基板材料（如 GaAs）時(shí)與更昂貴的 UV 膠帶結(jié)合使用。

大多數(shù)磁帶的保質(zhì)期最長(zhǎng)為一年。之后，粘合劑開(kāi)始分解。

UV 提供兩個(gè)級(jí)別的附著力：在切割過(guò)程中更強(qiáng)，然后在使用 UV 輻射固化時(shí)降低，以便于剝離。 UV 膠帶雖然成本更高，但適用于切割敏感基板，例如 GaAs 和分割光學(xué)元件。