晶圓切割也講究環(huán)保。
臺積電發(fā)布最新ESG電子報，指出通過與環(huán)球晶合作，研究無漿料切割技術(shù)應(yīng)用于晶圓切割制程，取代碳化硅（SiC）漿料的使用，今年5月已導(dǎo)入晶圓五廠、晶圓六廠，預(yù)計晶圓三廠、晶圓八廠、晶圓十廠完成驗證導(dǎo)入后，每年總計可減少SiC漿料用量約6000公斤、減碳294公噸。
臺積電長期秉持 “提升社會” 的ESG愿景，鼓勵員工通過TSMC ESG AWARD提出鏈結(jié)公司ESG五大方向的好點子，挹注永續(xù)動能于日常運營，第三屆TSMC ESG AWARD獲獎提案 “鉆石切割恒久遠(yuǎn)，綠色制造永流傳” 2022年啟動，攜手供應(yīng)商在不影響原有制程品質(zhì)的前提下，成功使用 “無漿料切割技術(shù)（Diamond Cutting Wire， DCW” 切割8英寸硅晶圓。臺積電說，傳統(tǒng)的晶圓切割制程是將硅晶棒切割成硅晶段后，以銅線搭配碳化硅漿料再切割成硅晶圓，因SiC漿料生產(chǎn)及回收過程較難減少碳足跡，為促進環(huán)境永續(xù)并深化綠色營運，臺積電與供應(yīng)商合作投入無漿料切割技術(shù)應(yīng)用于晶圓切割制程的研究，利用鑲嵌鉆石的鋼線搭配水進行切割，取代SiC漿料的使用，可大幅降低其生產(chǎn)及回收過程90%以上碳排放。此外，臺積電為使后續(xù)生產(chǎn)質(zhì)量無虞，除確認(rèn)供應(yīng)商原物料品質(zhì)保證證明（CoA）外，也協(xié)助其于自家8英寸晶圓廠測試生產(chǎn)，通過驗證與反復(fù)調(diào)整、確保硅晶圓平坦度符合半導(dǎo)體制程要求，兼顧品質(zhì)及友善環(huán)境。臺積電先進分析暨材料中心處長陳明德指出，公司秉持永續(xù)發(fā)展愿景，攜手供應(yīng)商實現(xiàn)友善環(huán)境的硅晶圓制造，共創(chuàng)綠色低碳供應(yīng)鏈。環(huán)球晶中德分公司總經(jīng)理薛銀升表示，身為半導(dǎo)體價值鏈的一環(huán)，除致力降低生產(chǎn)過程對環(huán)境的影響，開發(fā)對環(huán)境友善的制程并達到減碳減廢效果，更是推動永續(xù)發(fā)展的重要關(guān)鍵。臺積電為擴大綠色效益，除導(dǎo)入以無漿料切割技術(shù)生產(chǎn)的8英寸硅晶圓，也持續(xù)與供應(yīng)商合作評估12英寸硅晶圓切割應(yīng)用，預(yù)計2024年底協(xié)助供貨商完成12英寸硅晶圓無漿料切割機臺安裝后進行驗證，預(yù)計未來全面導(dǎo)入后每年可再減少SiC漿料用量約130公噸、減碳5450公噸.晶圓切割是半導(dǎo)體器件制造過程中，將裸晶從半導(dǎo)體成品晶圓上分離出來的過程。晶圓切割涉及劃線、斷裂、機械鋸切或激光切割等等，切割方法通常都自動化以確保精度和準(zhǔn)確性。切割后單個硅芯片可以被封裝到芯片載體中，用于構(gòu)建電子設(shè)備，例如計算機等。切割過程中，晶圓通常安裝在切割膠帶上，切割膠帶具有黏性背襯，可將晶圓固定在薄金框架上。根據(jù)切割應(yīng)用的不同，切割膠帶具有不同的特性。UV固化膠帶用于較小尺寸，非UV切割膠帶用于較大芯片尺寸。劃片鋸可以使用帶有鉆石顆粒的劃片刀片，以30,000 rpm的速度旋轉(zhuǎn)并用去離子水冷卻。一旦晶圓被切割，留在切割帶上的片就被稱為裸晶。每個都將被封裝在合適的封裝中或作為“裸芯片”直接放置在印刷電路板基板上。被切掉的區(qū)域稱為模具街道，通常約75 μm寬。一旦晶圓被切割，芯片將留在切割膠帶上，直到在電子組裝過程中被芯片處理設(shè)備（例如芯片鍵合機或芯片分類機）取出。標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體制造采用“減薄后切割”方法，即先將晶圓減薄，然后再進行切割。晶圓在切割前會被稱為背面研磨（back side grinding）的工藝進行研磨。留在膠帶上的芯片尺寸范圍可能為一側(cè)35 mm（非常大）至 0.1 mm（非常小）。創(chuàng)建的模具可以是由直線生成的任何形狀，通常是矩形或正方形。在某些情況下，它們也可以是其他形狀，這取決于所使用的分割方法。全切割激光切割機能夠切割和分離各種形狀。切割的材料包括玻璃、氧化鋁、硅、砷化鎵(GaAs)、藍寶石上硅(SoS)、陶瓷和精密化合物半導(dǎo)體。硅晶圓的切割也可以通過基于激光的技術(shù)進行，即所謂的隱形切割過程。它是一個兩階段的過程，首先透過沿著預(yù)定的切割線掃描光束將缺陷區(qū)域引入晶圓中，然后擴展下面的載體膜以引發(fā)斷裂。第一步使用波長1064 nm的脈沖Nd:YAG 激光，很好適應(yīng)硅的電子能隙（1117 nm），因此可通過光學(xué)聚焦調(diào)整最大吸收。缺陷區(qū)域約10 μm寬度透過激光沿著預(yù)期的切割通道進行多次掃描刻劃，其中光束聚焦在晶圓的不同深度。單一激光脈沖會導(dǎo)致類似于蠟燭火焰形狀的缺陷晶體區(qū)域。這種形狀是由激光光束焦點中照射區(qū)域的快速熔化和凝固造成，其中只有一些 立方微米等級的小體積在納秒內(nèi)突然升至約1000 K的溫度，然后再次降至環(huán)境溫度。激光的脈沖頻率通常約為100 kHz，而芯片以大約 1 m/s的速度移動。缺陷區(qū)域約10 μm 寬度最終刻在晶圓上，在機械負(fù)載下沿著晶圓發(fā)生優(yōu)先斷裂。斷裂在第二步驟中進行，并通過徑向膨脹芯片所附著的載體膜來進行。解理從底部開始并進展到表面，因此必須在底部引入高畸變密度。隱形切割工藝的優(yōu)點是不需要冷卻液。干式切割方法不可避免地必須應(yīng)用于某些微機電系統(tǒng)?的制備，特別是當(dāng)這些系統(tǒng)用于生物電子時。此外，隱形切割幾乎不會產(chǎn)生碎片，并且由于與晶圓鋸相比切口損失較小，因此可以改善晶圓表面的利用。在此步驟之后可以進行芯片研磨，以減少芯片厚度。
