Verdict結論
雷射切割與刀片切割最大的差異在於「是否接觸」。雷射切割是以雷射加工的非接觸方式(隱形切割是在晶圓內部形成改質層,再以應力裂斷),機械應力小、崩邊少,切割道寬度也窄,可增加晶片產出數。其特長是擅長薄晶圓、low-k、GaAs、MEMS等脆性材料。刀片切割是以鑽石刀片進行機械切削的傳統方法,雖較容易產生崩邊,但能穩定切割以矽為主、甚至較厚的晶圓,在泛用性與成本上具優勢。
主要差異
| 比較項目 | 雷射切割 | 刀片切割 |
|---|---|---|
| 切割原理 | 雷射加工(燒蝕/隱形內部改質後分割) | 以鑽石刀片進行機械研削、切削 |
| 崩邊、缺角 | 少(非接觸,機械應力小) | 機械應力容易造成崩邊 |
| 切割道寬度(kerf) | 窄(可增加晶片產出數) | 取決於刀片厚度,相對較寬 |
| 適用材料 | 擅長薄晶圓、low-k、GaAs、MEMS等脆性材料 | 以矽為主,較厚的晶圓也能穩定切割 |
| 冷卻、環境 | 隱形切割為乾式(無需切削水) | 必須使用切削水(純水) |
| 產能 | 視方式而定(隱形切割可高速分割) | 量產實績豐富且穩定 |
| 代表應用 | 薄型、脆性材料、先進封裝 | 泛用、重視成本的量產 |
| 代表設備廠商 | 迪思科(DISCO)、東京精密 | 迪思科(DISCO)、東京精密 |
隱形切割的原理與薄晶圓對應
隱形切割(Stealth Dicing)是雷射方式的一種,不削除晶圓表面,而是將雷射聚焦於內部形成改質層(SD層),之後利用擴張膠帶延展所產生的應力進行分割。這是不產生切屑(碎屑)與切削水的乾式製程,崩邊極少,因此適合經晶背研磨薄化的薄晶圓,以及面向3D堆疊的KGD晶粒單粒化。另一方面,刀片切割實績豐富,對厚晶圓也很穩定,加上成本優勢,至今仍廣泛用於泛用領域。
薄晶圓、先進封裝的選用基準
隨著小晶片(Chiplet)與HBM堆疊等3D/2.5D封裝的普及,晶圓已薄化至數十µm,low-k介電膜等脆弱材料也愈來愈多。對這類薄且脆的晶圓而言,刀片的機械應力所造成的崩邊與破裂會拉低良率,因此會選擇非接觸、低應力的雷射/隱形切割。反之,對於較厚且機械強度高的晶圓,或以低成本為最優先的量產,刀片切割仍是合理的選擇。製程設計時須一併考量切割前的晶背研磨,以及確保單粒化後品質的晶圓測試。
常見問題
什麼是隱形切割?
隱形切割是雷射切割的一種,不削除晶圓表面,而是將雷射聚焦於內部形成改質層,之後利用膠帶延展所產生的應力進行分割。這是不產生切屑與切削水的乾式製程,崩邊極少,適合薄晶圓與脆性材料的單粒化。它也是廣為人知的迪思科(DISCO)註冊商標。
哪一種崩邊比較少?
一般而言,雷射/隱形切割能大幅抑制崩邊。原因在於非接觸、機械應力小,尤其對經晶背研磨薄化的晶圓或low-k材料更具優勢。刀片切割屬機械切削,較容易產生缺角。
切割設備的最大廠商是哪一家?
迪思科(DISCO)在包含切割機、研磨機、雷射切割的切割/研磨設備領域擁有全球最高市占。東京精密(Accretech)在切割機與晶圓針測機方面也是有力廠商。