胶带设计用于在晶圆切割/单片化过程中固定晶圆

切割胶带使用过程

标准切割工艺首先通过背面研磨工艺将已经减薄的晶圆安装到固定在钢环上的剥离胶带上，主动面朝上。像 Dicing Before Grinding 这样的工艺允许在背磨工艺之前进行切割，其中芯片的第一步是部分切割晶片，然后在背磨工艺中分离芯片。

这可以在切割过程中固定晶圆，并使芯片和封装保持对齐，以便于进行过程的下一步

工艺限制包括晶圆更薄的问题、存储后难以从胶带上移除芯片、切割时胶带被切割以及工艺中使用的水造成的损坏。

在操作过程中，切割刀片以35,000–60,000 rpm 的速度旋转。刀片表面的金刚石砂粒研磨晶圆，去除硅材料，在晶圆上形成凹槽。 由于通过研磨力去除晶圆材料并且晶圆材料很脆，因此在凹槽边缘会发生碎裂。

晶片的正面（顶部）或背面（底部）表面可能会出现碎屑。当芯片接近裸片的有源区域时，正面碎裂成为一个良率问题。 正面碎屑主要取决于刀片砂砾、冷却液流量和进给速度。

背面碎裂发生在晶片的底面上，因为微裂纹从切口底部传播开并结合在一起形成芯片外层。刀片与基材的相互作用在基材中产生了微裂纹网络。 当这些微裂纹结合时，它们会导致基材颗粒松动并被去除

当微裂纹超过一定长度时，背面碎裂成为良率问题，这可能会增加器件对热循环的敏感性并降低其可靠性。用于倒装芯片封装的切割更加敏感。

在封装这些管芯时，管芯的背面暴露在成型材料中。如果模具的背面边缘出现裂纹和碎屑，则成型可能不完美，包括碎屑附近的气泡。 在封装过程中，这些气泡可能会导致模具开裂，从而降低成品率。

胶带安装

在考虑基于胶带的晶圆切割系统时，重要的是要考虑安装系统以及最适合切割材料的胶带类型。框架安装系统有多种选择。

胶带应在受控的温度、压力参数内应用，并具有均匀的安装和胶带张力，以消除气泡的形成，这是胶带层压系统的要求。它有一个用于切割剩余胶带和可编程温度调节的圆形刀片。

胶带选择

切割过程的第一步是评估晶圆厚度、道宽和材料，可能是硅、蓝宝石上的硅、硅锗或更多奇特的材料。评估有助于选择最佳刀片。 然后有必要评估设备功能。 器件的应用和类型、尺寸和厚度、表面粗糙度和金属化、胶带的切割深度、对温度暴露的要求和胶带的可扩展性等都会影响胶带的选择。 在选择合适的胶带时，重要的是要考虑粘性、附着力和其他机械性能。 目标是具有足够高的粘附水平以在锯切过程中保持芯片，并且足够低以使芯片在芯片贴装过程中易于移除而不会损坏。 如果在切割过程中使用带有润滑剂的冷却剂，重要的是要确保所使用的任何添加剂都不会与胶带上的粘合剂相互作用，否则芯片可能会移出位置。

在评估和刀片选择之后，将带有粘合剂膜的晶片安装到金属晶片切割环上。首先，将无颗粒纸盘放在安装卡盘的中心，以保护晶片的表面。 接下来，将晶片面朝下放置在纸上。 然后，将晶圆胶带拉伸，粘性面朝下，在晶圆背面和切割环上，并用滚轮按压以平滑均匀地分布胶带。 多余的胶带从环的边缘切掉。

大多数用于晶圆切割的胶带厚度为80 至 95 µm。 粘附力必须足以在切割过程中将每个裸片牢固地固定在适当的位置，以支撑单个裸片，直到它们从胶带上移除，并在移除过程中轻松释放它们。

业界最常用的两种安装胶带是非紫外线（有时称为蓝膜）和紫外线膜。非UV大约是UV薄膜成本的1/3，但仅限于40至170克范围内的固定附着力值。

在72 小时内从薄膜上安装、切割和移除芯片时，非UV是一种经济的选择。 将晶圆安装在胶带上后，在最初的 24 小时内，粘合强度会大大增加，24 小时后，粘合剂水平会继续缓慢增加，直到某个点对晶圆的粘合力与对背衬塑料的粘合力一样强， 导致粘合剂转移到芯片上。 将芯片留在非UV胶带上超过72小时可能会导致背面发粘，这是由残留的粘合剂引起的。 对于典型的“蓝色”胶带，必须仔细选择粘合强度以匹配芯片尺寸：高到足以在切割过程中牢固地固定小芯片，低到足以在不损坏芯片的情况下拾取。

紫外线敏感胶带无需妥协：未固化的粘合强度足以将最小的芯片牢固地固定在适当的位置，消除了通常由芯片移动引起的碎裂。通过将粘合强度降低到 1/10，在UV固化过程中，即使是大型芯片也可以在没有应力或破损的情况下拾取。 紫外线敏感胶带的另一个优点是，在紫外线固化后，粘合强度保持在恒定水平。 因此，芯片可以在胶带上长时间存放而不会增加粘合强度。 对于只拾取当前需要的裸片而其余裸片保留在磁带上的所有应用来说，这是一个巨大的好处。

胶带卷成卷，适用于所有自动和手动晶片安装系统，在这些系统中，晶片被安装到胶带和薄膜框架上。胶带由涂有粘合剂的薄膜组成，上面覆盖着保护性离型纸，在洁净室环境中制造。

所有的切割胶带都由三部分组成——覆盖有压敏胶膜的基膜塑料和离型膜。

如上所述，大多数情况下使用的两类胶带是紫外线和非紫外线。

Non-UV 适用于切割标准硅晶圆，有时在切割更精细的基板材料（如 GaAs）时与更昂贵的 UV 胶带结合使用。

大多数磁带的保质期最长为一年。之后，粘合剂开始分解。

UV 提供两个级别的附着力：在切割过程中更强，然后在使用 UV 辐射固化时降低，以便于剥离。 UV 胶带虽然成本更高，但适用于切割敏感基板，例如 GaAs 和分割光学元件。