晶圆切割机发展史三个阶段

周详晶圆切割机主要用于硅片、陶瓷、玻璃、砷化镓等资料的加工，也被普遍利用于集成电路 （IC）、半导体等行业。切割机作为半导体芯片后道工序的加工装备之一，用于晶圆的划片、朋分或开槽等微细加工，其切割的质量与效力直接影响到芯片的质量和临盆本钱。
纵观曩昔的半个世纪，年夜范围集成电路期间已向超年夜范围偏向成长，集成度越来越高，划切槽也越来越窄，其对划片的工艺要求越发精细化。迄今为止，在芯片的封装工序中，划片工艺的成长汗青年夜致可分为以下三个阶段。

第一阶段：金刚刀切割机
19世纪60年月是硅晶体管的成长初期，其时主要利用的划片装配是金刚石切割机，采纳的是划线加工法，相似于划玻璃的原理。在晶片的切割街区划出宽2-5μm，深0.15-1.5μm的切线，再从划过线的晶片后头，用圆柱状的碎片对象边压边搓的决裂办法，将晶片决裂成单个芯片。这种办法异常依附于人工操作，换句话说，操作职员的履历身分占比很年夜，加压决裂的依附性就更年夜。是以，加工制品率很低。
第二阶段：砂轮切割机
六十年月中期进入集成电路期间，晶圆开端向2英寸、3英寸等年夜直径化成长。同时，晶圆厚度也从100微米加厚到200-300μm。就器件的划线街宽而言，晶体管成长到了60-100μm，IC为100-150μm，然则其时的砂轮刀片的厚度为150-200μm。在这种环境下，采纳本来的工艺办法并不实用。
此时，日本研制降生界第一台极薄金刚石砂轮切割机，预示着切割机进入了薄金刚砂轮切割机期间。这种砂轮切割机有用避免了晶圆的裂开性和切槽崩边征象。其原理是经由过程电沉积法研制而成，即将金刚石粉附着在电镀的金属膜上，因沙粒与砂粒间的间隙被金属填满，增年夜了砂粒间的粘结力和砂轮的整体韧性，不会发生像树脂和金属粘结剂制成的砂轮上那样的气孔，到达了切割晶圆的使用目标。
激光切割机在其时也被以为是靠近半导体划片工序的抱负装备。其是采纳激光束的光融化硅单晶而进行切割，与金属熔断的加工工艺类似。是以，在切割晶体时烧出的硅粉会四处飞溅，气化状的硅微粒子附着在芯片外面造成污染，芯片也就不克不及用了。这也是激光切割机的致命毛病。
第三阶段：主动化切割机
对付金刚刀切割机和砂轮切割机来说，主要目标是进步划片的制品率。然则，跟着半导体的需乞降产量逐渐增年夜，对效力的要求越来越高。此时，就有了主动化切割机的需求。主动化切割机主要分为半主动和全主动两种类型。
半主动画片机主要是指被加工物的安装及卸载功课均采纳手动方式进行，只有加工工序实施主动化操作的装配。而全主动画片机可全体实现全主动化操作。
自从进入年夜范围集成电路期间之后，器件的设计原则开端寻求微细化，即在进步元件事情速率的同时，减小芯片的面积。这时晶圆的线宽已经成长到5μm、3μm，乃至到达1μm左右。因为芯片外面图形繁杂，若在划片时发生磨屑附着在刀片上，在以后的工序中，不仅会造成电气短路，封装好后，芯片事情发烧也会使得硅屑向周围扩散，致使掩护膜和铝线变质。是以，划片主动化必要充足斟酌划片进程中所包括的各类不良因素，好比机床校准、主动画片、故障诊断、各部件功效、机能和靠得住性等。

今朝，国际市场上的主动化切割机已有用办理上述问题，且半主动画片机已实现切割速率为800mm/s,定位精度≤5μm ；全主动切割速率最高达1000mm/s，定位精度度≤2μm。
我国真正开端研制砂轮切割机是从70年月末开端的，一直到1982年研制出了第一台国产化的砂轮切割机。颠末三十多年的尽力与追赶，海内自立研发的金刚砂轮切割机机能已根本与国际市场持平。单轴、双轴周详切割机，不仅切割精度均≤2μm，且实现6、8、12英寸一机兼容。