【高斯摩分享】 芯片超薄化的“黑科技”!DBG技术如何破解封装行业核心难题?
从智能卡的轻薄化需求,到3D封装的高密度集成,芯片“变薄”早已成为半导体行业的核心趋势——如今8英寸芯片
的厚度已普遍做到100μm以下,未来甚至有望突破30μm大关。
但对于300mm大尺寸硅片来说,超薄化一直是棘手难题:传统工艺容易导致芯片破损、崩口,还受硅片直径限制。
而先划片后研磨(DBG)技术的出现,彻底打破了这一瓶颈,
成为无论硅片大小都能实现超薄化的关键解决方案。今天就带大家深度拆解这项半导体封装领域的“硬核技术”~
一、颠覆传统:DBG技术到底牛在哪?
传统芯片封装的流程是“表面贴膜→背面研磨→去应力→剥膜→装框架→切割”,这种“先磨后切”的模式有个致命缺陷:
研磨后的硅片本身就很脆弱,
后续切割极易产生崩口、微裂纹,芯片破损率居高不下,尤其在处理大尺寸或超薄硅片时问题更突出。
DBG技术则反其道而行之,把流程改成“先半切割→表面贴膜→背面研磨→去应力→装框架”:
先在硅片上切到只剩20μm的厚度,再贴保护膜进行背面研磨,
直到达到目标厚度。这种“先切后磨”的核心优势的是:
破损率大降:切割和研磨工序完全分离,避免了传统工艺中“薄硅片切割”的风险,外围芯片破损机率几乎可以忽略;
芯片强度升级:背面研磨后崩口数量大幅减少,再配合去应力处理,芯片强度比传统工艺提升明显;
不受尺寸限制:无论硅片是8英寸还是300mm,都能稳定实现超薄化,为大尺寸硅片封装扫清障碍;
工序更精简:相比传统流程减少了剥膜等步骤,生产效率更高。
二、配套工艺大PK:哪些技术在助力超薄化?
DBG技术的落地,离不开一系列配套工艺的支撑,不同工艺各有优劣,适配不同场景:
1. 湿刻(Wet etching)
优势:蚀刻速度快,产量能媲美研磨,还能有效消除研磨带来的微裂纹、解决晶圆不平整问题,在智能卡领域已广泛应用;
短板:会产生大量NOx废气和废液,环保处理成本高,从绿色生产角度来看亟待替代。
2. 化学机械抛光(CMP)
优势:能彻底去除研磨产生的微小崩口,芯片强度更高、弯曲度更低,而且研磨平整度极佳;
短板:速度慢(仅1μm/min),最大研磨量受限,还需要处理研磨洗涤液,环保压力仍在。
3. 干刻(Dry etching)
痛点:最大问题是硅片温度会升高,而且超薄硅片(100μm以下)贴保护膜后难以剥离,低温蚀刻等关键技术仍处于待开发阶段,目前实用性不强。
4. 干式抛光(Dry polishing)
亮点:这是某公司的独有技术,利用硅材料特性,用磨轮刀具干式研磨,不用药液和洗涤剂;
优势:能完全去除微小崩口,加工速度和CMP相当,而且运作成本最低,只需要单纯的系统成本,是兼顾效率、效果和成本的潜力选手。
三、3D封装+智能搬运:DBG的“黄金搭档”
随着3D封装的兴起,芯片积层数增加,传统的环氧树脂键合方式逐渐被DAF(芯片粘接膜)替代。
不过在DAF与芯片分别压着的场景下,
DBG技术暂不适用,目前单片化DAF在键合工序中的应用更普遍。
而对于超薄硅片的搬运和加工,传统片盒搬运方式风险极高——100μm以下的硅片弯曲度大,稍不注意就会破损。
这时硅片支持系统(WSS)就派上了用场:它能将研磨机、UV照射机、贴膜机、去膜机连成一体化连线工艺,
从研磨后到装切割框架的所有步骤连续完成.
既能避免超薄硅片在搬运中破损,又能保证生产连续性。不过这套系统也有小遗憾:产能由系统中最慢的设备决定,
而且限制了单机使用的灵活性,目前厂商正在持续优化。
另外,面对面双轴划片机的升级也很关键。相比传统平行双轴划片机,它的主轴改为面对面配置,
X轴移动行程缩短,产能直接提升30%,还能实现“分步切割”——分别去
除硅片切割槽内的TEG和分割小芯片,大幅降低芯片表面崩口。随着铜引线的普及,
这种双轴划片机的需求越来越高,目前出货量已占划片机总出货量的50%以上。
四、行业挑战与未来:技术落地还要跨哪些坎?
尽管DBG技术优势明显,但行业仍面临不少挑战:300mm大口径硅片的封装要求越来越高,
设备大型化、高额化与成本降低的矛盾日益突出;
湿刻、CMP等工艺的环保问题亟待解决;干刻的低温技术、DAF适配等仍需突破。
不过厂商也在积极发力:一方面聚焦干抛光、WSS等技术的成本优化,致力于降低COO(拥有成本);
另一方面持续迭代WSS系统,第一代已亮相,第二代正在研发中。
未来随着这些技术的成熟,芯片超薄化将迎来更广泛的应用,为3D封装、大尺寸硅片、高密度集成等领域打开新的想象空间。
半导体行业的进步,往往源于对“极限”的突破。DBG技术用“反向思维”破解了超薄芯片封装的核心难题,
再加上配套工艺和设备的持续升级,
未来我们或许能看到更薄、更强、更高效的芯片,赋能更多高端电子设备的发展~