玻璃晶圆不同于硅晶圆,划切方案大不一样
玻璃晶圆是由高纯度特种玻璃,如硼硅酸盐玻璃、熔融石英、无碱玻璃等,经过精密研磨、抛光、镀膜等工艺制成的圆形薄片,外形和尺寸与硅晶圆一致,但定位完全不同。
硅晶圆是用来制造晶体管的"主动层",要跑运算,而玻璃晶圆则是先进封装、MEMS、光子集成里的"被动承载平台",只用来托住芯片、做互联、当光窗。
硅晶圆主要应用于逻辑芯片、存储芯片、功率器件、图像传感器等,玻璃晶圆用于制作先进封装中介层、临时载板、MEMS、光子集成、显示载板等。
然而在HBM 堆叠、Chiplet 系统、CPO 共封装中,往往两者混用,硅晶圆做单元芯片,玻璃晶圆充当中介层,实现多单元堆叠。
玻璃晶圆的材料情况
玻璃晶圆最突出的优势之一是高透光性。它在紫外到近红外的宽波段范围内具有优异的透过率,可见光波段透光率通常>90%,折射率约为1.46–1.52。熔融石英/石英玻璃可覆盖深紫外到近红外的极宽光谱范围,而硼硅酸盐玻璃主要覆盖可见光波段。这一特性使其成为光学传感器窗口、光通信波导、AR/MR眼镜镜片等应用的理想选择。
玻璃晶圆是优良的绝缘体,电阻率极高,介电常数低,介电损耗极小。这种优异的电绝缘性和低介电损耗特性,使其在高频射频应用中能显著减少信号串扰和损耗,非常适合用作中介层和封装基板。
玻璃晶圆的热膨胀系数可以在较宽范围内调整,其中硼硅酸盐玻璃的热膨胀系数与单晶硅极为接近,常用来与硅键合,应用于先进封装与射频器件、惯性传感器、压力传感器、红外滤光片、MEMS微镜阵列的透明视窗,或者作为硅晶圆背面减薄工艺中高平整度的临时支撑载体。
玻璃晶圆的切割要点和难点
相比硅晶圆的“硬”,玻璃晶圆更“脆”,且因为晶体没有晶向,发生断裂时裂纹易随机扩展,并不会像硅晶圆一样裂纹沿晶向可预测。
目前玻璃晶圆切割主要有两条技术路线,可根据晶圆厚度、封装密度和成本综合选择金刚石划片刀切割和激光切割。这里单论主流的金刚石划片刀切割工艺。
若采用金刚石砂轮切割,刀片选型后特别要注意切割模式、主轴转速、进给速度、冷却水的设置。
西斯特案例展示
材料情况
材质 |
正面玻璃+背面硅 |
产品厚度 |
0.22mm |
die尺寸 |
1.1*1.25mm |
切割道 |
40μm |
切割工艺
切割模式 |
单刀切断 |
主轴转速 |
30Krpm |
进给速度 |
3mm/s |
刀高 |
0.05mm |
胶膜 |
0.07mm蓝膜 |
推荐用刀 |
4500-R-50 BBB |
修刀 |
10mm/s 修15刀 |
推荐修刀板 |
5000#75*75*1 |
切割品质
正面 |
背面 |
不同成分的玻璃晶圆有不同的划切方式,精密划切的奇妙在于,差之毫厘谬以千里,具体的划切方案,欢迎详询西斯特科技硬刀应用团队。
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