晶圓切割工藝進入自動化時代,騰盛深度聚焦半導體精密切割
發布時間:2022-12-01 16:07:31 瀏覽:134次 責任編輯:騰盛精密
精密晶圓切割機主要用于硅片、陶瓷、玻璃、砷化鎵等材料的加工,也被廣泛應用于集成電路 (IC)、半導體等行業。在過去三十年期間,切片系統與刀片已經不斷地改進以對付工藝的挑戰和接納不同類型基板的要求。目前切割工藝已進入自動化時代。
晶圓切割工藝進入自動化時代
晶圓(wafer) 是制造半導體器件的基礎性原材料。極高純度的半導體經過拉晶、切片等工序制備成為晶圓,晶圓經過一系列半導體制造工藝形成極微小的電路結構,再經切割、封裝、測試成為芯片,廣泛應用到各類電子設備當中。
硅晶圓切割工藝是在“后端”裝配工藝中的第一步,將晶圓分成單個的芯片,用于隨后的芯片接合、引線接合和測試工序。
▲圖源:360圖片
迄今為止,在芯片的封裝工序中,切割工藝的發展歷史大致可分為以下三個階段——
第一階段:金剛刀切割機
19世紀60年代是硅晶體管的發展初期,當時主要應用的切割裝置是金剛石切割機,采用的是劃線加工法,類似于劃玻璃的原理。這種方法非常依賴于人工操作,加工精度低,勞動程度強。因此,加工成品率很低。
第二階段:砂輪切割機
60年代中期進入集成電路時代,晶圓開始向2吋、3吋等大直徑化發展。同時,晶圓厚度也從100微米加厚到200-300微米。在這種情況下,采用原來的工藝方法并不適用。此時,日本研制出世界第一臺極薄金剛石砂輪切割機,預示著切割機進入了薄金剛砂輪切割機時代。
第三階段:自動化切割機
隨著半導體的需求和產量逐漸增大,對切割的成品率和效率的要求越來越高。此時,就有了自動化切割機的需求。在需求催生和技術發展下,晶圓切割工藝進入自動化時代。
▲圖源:360圖片
封裝技術催生全自動切割機
隨著半導體應用市場對于芯片性能的不斷追求,芯片制造的成本也在持續增加,創新的先進封裝技術的出現也成為必然。對于傳統封裝方式的創新,促成了晶圓級封裝技術的“應運而生”。
晶圓級封裝技術,直接在晶圓上進行大部分或全部的封裝、測試程序,然后再進行安裝焊球并切割,從而產出一顆顆的IC成品單元,可以將封裝尺寸減小至IC芯片的尺寸,生產成本大幅下降,并且把封裝與芯片的制造融為一體,改變了芯片制造業與芯片封裝業分離的局面。
▲圖源:360圖片
晶圓尺寸與工藝制程并行發展,每一制程階段與晶圓尺寸相對應。
A:制程進步→晶體管縮小→晶體管密度成倍增加→性能提升。
B::晶圓尺寸增大→每片晶圓產出芯片數量更多→效率提升→成本降低。
目前6吋、 8吋硅晶圓生產設備普遍折舊完畢,生產成本更低,主要生產 90納米以上的成熟制程。部分制程在相鄰尺寸的晶圓上都有產出。5納米至 0.13微米則采用 12 吋晶圓,其中28納米為分界區分了先進制程與成熟制程,主要原因是28納米以后引入FinFET等新設計、新工藝,晶圓制造難度大大提升。與此同時給精密切割提出了更高的要求,作為IC后封裝生產過程中關鍵設備之一的切割機,也隨之由6吋、8吋發展到12吋。
騰盛深度聚焦半導體切割
縱觀過去的半個世紀,大規模集成電路時代已向超大規模方向發展,集成度越來越高,劃切槽也越來越窄,其對切割的工藝要求越發精細化,需要全自動、高精度的切割機來滿足生產需求。
切割機作為半導體芯片后道工序的加工設備之一,用于晶圓的切割、分割或開槽等微細加工,其切割的質量與效率直接影響到芯片的質量和生產成本。
JIG SAW是自動切割治具,TAPE SAW是手動切割的。通常大批量生產需要JIG SAW。JIG SAW全自動精密切割機能夠實現橫向精密微位移和自動進給;手動和自動切割兩種模式,自動化程度高,操作安全、可靠;自動顯示切割進給速度、主電機轉速等。
以JIG SAW切割設備—騰盛全自動切割擺盤機FDS3200為例,該機臺采用創新布局方案,集上料、切割、清洗、分選、擺盤等多功能于一體。可兼容多種規格、多種類型產品,同時具備多種下料方式及多樣化切割系統。騰盛FDS3200裝載了自主開發的VISION視覺平臺,可提供豐富的視覺檢測配置。FDS3200,雙工位,雙刀切割,雙軸擺盤及高速搬運系統,可對應最小產品包裝尺寸3mm*3mm,目前設備在客戶應用中實測UPH數據≥17K,能夠有效提高流水線工作效率,更適用于領先的半導體封裝企業。
在進口替代疊加需求旺盛雙重因素影響下,中國大陸市場對行業市場空間不斷擴大,為國內封測廠商國產化替代提供機遇。Tensun騰盛充分相信國產半導體切割機行業具有巨大的發展前景!
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聲明:本文部分內容參考出處有:
1.「大科普:最全面的半導體晶圓工藝介紹 」,來源:中信證券徐濤、胡葉倩雯、晏磊
2.「芯片劃片機國產替代頭部企業」,來源:失效分析實驗室
3.「全球與中國晶圓切割機行業現狀調研與發展趨勢預測報告(2022年版)」,來源:產業調研網
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