晶圆切割工艺进入自动化时代，腾盛深度聚焦半导体精密切割

晶圆（wafer） 是制造半导体器件的基础性原材料。极高纯度的半导体经过拉晶、切片等工序制备成为晶圆，晶圆经过一系列半导体制造工艺形成极微小的电路结构，再经切割、封装、测试成为芯片，广泛应用到各类电子设备当中。

硅晶圆切割工艺是在“后端”装配工艺中的第一步，将晶圆分成单个的芯片，用于随后的芯片接合、引线接合和测试工序。

▲图源：360图片

迄今为止，在芯片的封装工序中，切割工艺的发展历史大致可分为以下三个阶段——

第一阶段：金刚刀切割机

19世纪60年代是硅晶体管的发展初期，当时主要应用的切割装置是金刚石切割机，采用的是划线加工法，类似于划玻璃的原理。这种方法非常依赖于人工操作，加工精度低，劳动程度强。因此，加工成品率很低。

第二阶段：砂轮切割机

60年代中期进入集成电路时代，晶圆开始向2吋、3吋等大直径化发展。同时，晶圆厚度也从100微米加厚到200-300微米。在这种情况下，采用原来的工艺方法并不适用。此时，日本研制出世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时代。

第三阶段：自动化切割机

随着半导体的需求和产量逐渐增大，对切割的成品率和效率的要求越来越高。此时，就有了自动化切割机的需求。在需求催生和技术发展下，晶圆切割工艺进入自动化时代。

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随着半导体应用市场对于芯片性能的不断追求，芯片制造的成本也在持续增加，创新的先进封装技术的出现也成为必然。对于传统封装方式的创新，促成了晶圆级封装技术的“应运而生”。

晶圆级封装技术，直接在晶圆上进行大部分或全部的封装、测试程序，然后再进行安装焊球并切割，从而产出一颗颗的IC成品单元，可以将封装尺寸减小至IC芯片的尺寸，生产成本大幅下降，并且把封装与芯片的制造融为一体，改变了芯片制造业与芯片封装业分离的局面。

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晶圆尺寸与工艺制程并行发展，每一制程阶段与晶圆尺寸相对应。 

A：制程进步→晶体管缩小→晶体管密度成倍增加→性能提升。

B:：晶圆尺寸增大→每片晶圆产出芯片数量更多→效率提升→成本降低。 

目前6吋、 8吋硅晶圆生产设备普遍折旧完毕，生产成本更低，主要生产 90纳米以上的成熟制程。部分制程在相邻尺寸的晶圆上都有产出。5纳米至 0.13微米则采用 12 吋晶圆，其中28纳米为分界区分了先进制程与成熟制程，主要原因是28纳米以后引入FinFET等新设计、新工艺，晶圆制造难度大大提升。与此同时给精密切割提出了更高的要求，作为IC后封装生产过程中关键设备之一的切割机，也随之由6吋、8吋发展到12吋。

纵观过去的半个世纪，大规模集成电路时代已向超大规模方向发展，集成度越来越高，划切槽也越来越窄，其对切割的工艺要求越发精细化，需要全自动、高精度的切割机来满足生产需求。

切割机作为半导体芯片后道工序的加工设备之一，用于晶圆的切割、分割或开槽等微细加工，其切割的质量与效率直接影响到芯片的质量和生产成本。

JIG SAW是自动切割治具，TAPE SAW是手动切割的。通常大批量生产需要JIG SAW。JIG SAW全自动精密切割机能够实现横向精密微位移和自动进给；手动和自动切割两种模式，自动化程度高，操作安全、可靠；自动显示切割进给速度、主电机转速等。

以JIG SAW切割设备—腾盛全自动切割摆盘机FDS3200为例，该机台采用创新布局方案，集上料、切割、清洗、分选、摆盘等多功能于一体。可兼容多种规格、多种类型产品，同时具备多种下料方式及多样化切割系统。腾盛FDS3200装载了自主开发的VISION视觉平台，可提供丰富的视觉检测配置。FDS3200，双工位，双刀切割，双轴摆盘及高速搬运系统，可对应最小产品包装尺寸3mm*3mm，目前设备在客户应用中实测UPH数据≥17K，能够有效提高流水线工作效率，更适用于领先的半导体封装企业。

【视频】腾盛FDS3200 JIG SAW全自动切割摆盘机