wafer-dicing-process

ProcessTechnology（WaferSaw相关）A.WaferDicing(Saw)Process.1.工程概要.半导体组装(Assembly)第一道工序，将WaferFabrication工程中所制成出的Wafer使用DiamondBlade(Wheel)，并Cutting其后分离为各个Die的工程.2.Wafer结构A.Wafer直径.-.Wafer由2”,4”,5”,6”等直径，现在逐渐增加其直径，目前流行以8”Wafer为主.-.Wafer直径逐渐增加理由为增加Wafer直径时，其Wafer面积与直径成比例，结果goodDie数量也比例增大而增加.B.Wafer结构名称.WaferflatInkdieGooddieSawstreetWaferdiaBondingpadGlassivationoverlapScribelineB.D.IWater及CO2Bubbler原理.1.概要.组装IC,LSI,VLSI等工程中，超纯水(ultraPureWater)使用在WaferSawing时所发生的摩擦力的祛除及Cleaning时的必须品，此时纯水程度(AdegreeofPurity)尽量接近纯粹的水.这是另一面祛除不了由于高电阻(17mega-Ohm左右)而D.I.Water喷射孔的highPressure和应cleaning的Wafer之间所发生的叫Crova的静电.此静电对chip内部引起静电损伤及在BondingPad表面由SiliconDust引起的污染造成BondLift问题等.并且由流动电位发生而引起Aluminum膜的部分溶解(电器分解).根据Customer解决此类问题，超纯水内溶解CO2(CarbonDioxide)Gas后适当控制电阻.特别由ElectrostaticSensitiveDevice,成品率,品质及信赖度向上而其要求逐渐增加.2.CO2Bubbler原理.CO2Gas注入在超纯水(D.I..Water)时，CO2被容易溶解，并解离为氢离子和重碳酸离子，其离子作用为控制静电及流动电位的发生.H2O+CO2H2CO3HCO3H++HCO3-此时0.1---1.0mega-Ohm的PureWater电阻防止StaticCharge.注意)此时在CO2Gas导入灰尘等不纯物时不可以，并且由CO2Gas溶解率太高而CO2注入太多的话，P.H就减少而AluminumMetaldamage及Wheel寿命减少.(如果D.I.Water电阻为0.1Mega-ohm/cm以下时Water的PH为4.5，并其数据变短DicingWheel寿命，并可能引起VLSI电路的Corrosion(腐蚀)或Erosion(侵蚀).3.非电阻和CO2浓度PH关系.CO2RESISTANCEH+,HCO-PPMM-OHM/CMPHPPM0.000817.5866.970.0010.001616.8536.930.0020.002516.0896.900.0030.003415.3146.860.0040.004514.5466.830.0050.005613.7966.800.0060.006813.0766.770.0070.008012.3916.740.0080.009411.7456.710.0090.010811.1396.680.0100.02937.0036.450.0200.05504.9596.300.0300.08733.8076.180.0400.12583.0806.090.0500.17032.5836.010.0600.22042.2225.940.0700.27611.9495.890.0800.33731.7365.840.0900.40391.5645.790.1001.34990.7855.490.2002.78130.5245.320.3004.67970.3935.190.4007.03610.3145.090.5009.84520.2625.010.60013.10390.2254.950.70016.81040.1974.890.80020.96380.1754.840.90025.56350.1574.791.00096.20420.0794.492.000212.30380.0524.323.000374.99750.0394.194.000585.43760.0314.095.000844.72790.0264.016.0001153.00960.0223.957.0001513.97110.0203.898.0001925.86540.0173.349.0004.CO2Bubbler结构图.在上室所供给的碳酸GAS通过膜溶解在下室的超纯水内，但在碳酸GAS内含有Dust和很难融化在水中的N，C等不纯物，通过上室的右端所排出.C.WaferDicingTechnology.1.概要.WaferDicing产业一般使用3种方法，“ScribeandBreak”,“LaserDicing”和“DiamondDicing”等.DiamondDicing方法逐渐在生产性，成品率及品质所认证而使用广泛.出次所使用的Scribe&Break方法为在DieEdge很难制作成Square，并DieAttach时，由Crack或Handling发生而Break工程增加的低生产性也成为问题.另一面LaserDicing虽然快，但设备采购价及维持费用高贵，并Sawing时融化的Silicon的Spatter问题及由于Heating引起的成品率减少缺点，并Breaking工程增加生产性问题.现在最普通使用的DiamondDicing有CleaningCutting,StraightStreet及根据短工程作业的成品率及生产性增加的优点.Scribe&BreakLaserDicingCO2GASD.IWater막Breakline125degreebreakslag参考)硬度比较(DiamondVSTypicalSubstrateMaterial)2.SawBlade(DicingWheel)2.1.BladeDrawing&Dimension.A:BladeThickness.(管理为MAX值)B:BladeExposure.(管理为MIN值)参考)BladeThickness减少时，Exposure值也减少.0200040006000800010000DiamondSapphireAluminaQuartzSiliconGlassFerriteABB0.7502.1872.2BladeThickness.Blade厚度为0.6mil(+可以加工/-0.5mil为止，现在发展到0.5milBlade.)选择Blade时，允许SawStreet同时选择有厚度的Blade时最佳.越薄的Blade(1.0mil以下)其寿命越短，并且BladeExposure也会缩短.(0.6milThickness时，15mil左右成MaximumExposure.)参考)最大kerf幅度=0.4mil+4.0x(D.S)+TH-.DS:DiamondSize-.TH:BladeThickness2.3BladeExposure.-.定义:AluminumWheelHub末端到BladeEdge为止的距离.-.选择:选择要Cutting的深度中再加5mil左右长度.注意)太多的BladeExposure会将Blade变弯，并对Wheel加过度的Stress.参考)BladeExposure与可以Saw的MaximumWaferThickness.-.W.T:WaferThickness-.B.E:BladeExposure-.A:HubEdge开始WaferSurface为止的距离(通常需要6mil左右)-.B:BladeExposure进到Tape内的深度.(通常1mil)MaxWaferThickness:WT=BE-A–BB.EW.TABWafer则使用Exposure为35mil的Blade时，可Saw的最大Wafer厚度为35mil-6mil-1mil=28mil.此时考虑Blade磨损时，25mil左右为最大Wafer厚度.2.4DiamondAbrasiveParticleSize.一般SiliconWaferCutting用所使用的bladeDiamond颗粒的大小为4-6micron(0.16-0.24mil)左右.(GaAsWaferSawing时，Diamond颗粒大小为2-4micron左右)参考)GaAsWaferSaw由于GaAs在特性上很容易破碎而很难Saw物质中的其一个.此物质容易发生ChipOut，但GaAs价格高贵，为了提高Die积蓄度SawStreet形成为特别狭窄.另一方面Wafer厚度由很薄而Sawing时需要注意.随着Sawing其方面的BladeGritSize适当2-4micron左右，并减少FeedRate为减少Chipping的必须项目.并且SpindleSpeed最小30000rpm以上.2.5DiamondConcentration（钻石浓缩）.Diamond浓缩程度在Saw中很重要.如果Diamond颗粒太密集时，Coolant就不会起到作用，并太稀疏时Blade在Cutting时就不能正常起作用，并寿命也会缩短.参考)对于SiliconWafer最适合Diamond浓缩程度为4X105---2.5X104个，并Size为4-6micron.此要求减少Chipping和最小化KerfWidth，并最大增加Blade寿命.3.CuttingParameter.3.1FeedRate.被Cutting的物质对Blade所动的速度，减少速度而可以延长Blade寿命，而且可以向上Yield，还可以维持干净的Cutting表面.3.2SpeedofSpindleRotation.SawWheel每粉旋转数(RPM:RevolutionPerMinute)，SiliconCutting时一般使用25,000–35,000Rev/Min.坚结Material时，将SpindleSpeed减少12,000–18,000左右时有效果.3.3BladeHeight.WaferChuck表面开始Wheel末端为止的距离.3.4Coolant.Water,D.I.Water或Water+WettingAgent使用为Coolant，适当量Coolant适当部位的投入为必须的.如果WheelHeating时，增加ChipOut，并Wheel寿命也会减少，有时还Broken.而且Coolant还可以祛除Saw残留物和使干净Saw表面的作用..但，某些WettingAgent包含化学成分而引起Contamination问题的可能性.WaferchuckSawwheelWaferFeedrateWaferChuckBladeHeightMountingTapeSpeedofSpindleRotation3.5BladeDressing.-.目的:使用新Blade时所施行的InitialRunning，目的为祛除Wheel表面高Spot，并将Wheel圓柱调整在Spindle.-.步骤:BladeDressing时，Depth比Saw的Wafer厚度应深2mil左右，FeedRate从0.4inch/sec开始ProductionRate为止逐渐上升.4.Chipping的一般原因5.1FeedRate太快时5.2Gritsize太大，并粗糙时5.3Coolant关联.Coolant喷射应两侧Side要同一，并Nozzle尽量接近在Cut表面.Nozzle在Cut表面应接线方向.4.4震动.SawMachine震动通过SawBlade传达在Wafer，并其诱发过度的Chipping.所以设备设置时注意不要震动，并注意Spindle的Runout或ChuckBearing等