【光刻百科】划片槽 Scribe line

在一个晶圆上通常有几百个至数千个芯片连在一起。它们之间留有80μm至150μm的间隙，以便于划片，这些间隔结构被称为切割通道（dicing channel）,有时也被称为划片槽（scribeline）锯道（sawchannel）或通道（street）。

简介

将每一个具有独立电气性能的芯片分离出来的过程叫做划片或切割（Dicing Saw）。因此，在设计这些切割通道的掩膜时，必须要在钝化层上留出开口，避免切割金属或其他材料，在切割通道上只有硅。

常见划片槽示意图如下，图中D1、D2代表划片街区中保留完整的部分，kerf代表刀痕宽度，scribewidth为划片槽宽度 [1]。

图1 划片槽示意图

划片槽的作用除了在分离芯片时起到隔离作用，另外也能够通过测试图形起到监控工艺的作用。在周边测试中，测试图案被放置在划片街区内。这种将测试图案放在划片街区内的方法能够实现实时监控工艺波动，节约了宝贵的硅片资源。具体可以放进划片截取的测试图案的数目取决于在一个掩膜（Reticle）内划片街区的长度和面积。在一个Reticle内划片街区上的测试图案，会随着步进式光刻的进行，在整个晶圆上得到复制。在Reticle内部，所有的测试图案都是互不相同的。而在不同的Reticle之间，测试图案是重复的 [1]。

划片槽制作技术分类

金刚石划片

金刚石划片这是最早出现的划片方法，是用得最少的方法。这种方法与划玻璃的原理相同。使用锋利的金刚石尖端，以50克左右的固定载荷划出小片的分割线，再加上弯曲力矩使之分成小片。一般来说，金刚石划片时线条宽度为 6—8μm、深度为 5μm，硅表面发生塑性变形，线条周围有微裂纹等。如果划片时出现切屑，掰片时就可能裂开，小片的边缘又不整齐，分片就不能顺利进行。金刚石尖有圆锥形 (l点式) 、四方锥形 (4点式) 等。圆锥形的金刚石尖是采用其十二面体晶格上的 <111>轴，并将尖端加工成半径 2-5μm的球面。划片的成品率在很大程度上取决于金刚石尖端的加工精度及其锋利性的保持情况。

激光划片

第二代划片的方法是激光划片。激光划片就是将激光呈脉冲状照射在硅片表面上,被激光照射的那部分硅就会因为吸收激光而被加热到 10000℃的高温，并在一瞬间即气化或熔化，使硅片留下沟槽，然后再沿沟槽进行分开的方法。激光划片时，硅粉会粘在硅片表面上，所以还必须对硅片上的灰尘进行必要的处理。该方法划硅片比金刚石划片的成品率高，所以曾经在一个时期内替代了金刚石划片。但激光划片对工艺条件十分敏感。激光功率、划片速度、焦点位置、气流压力等参数的波动或变化都会影响划片质量，致使划片深度尺寸不均匀，导致分片时容易碎片，降低成品率，增加了成本。同时激光划片时，高温对材料也有很大的影响，从而影响到芯片的性能。但激光划片相对于其他的划片技术来说，结构简单，在切割中和切割后芯片碎裂率少，无论单晶硅片薄厚，切口宽度均小于3μm，切口边缘平直、精准、光滑，能够在每片晶圆上制作并切割出更多数量的芯片。

砂轮划片

第三代划片机是砂轮划片机。砂轮划片机是利用高速运转的空气静压主轴带动刀片，通过光栅尺和导轨系统的控制，将刀刃定位在加工材料上，最终形成具有一定深度和宽度的切口。砂轮划片工艺质量与主轴转速、切割速度、刀片厚度等都有一定的关系。相对合理的主轴转速能有效地控制刀片在随主轴转动时的相对震动、有利于刀片在切割时的径向稳定性，从而提高切割质量。刀片的切割速度决定工作效率，如果切割速度不断变大，在切割的过程中沿沟槽的刀具的速度也会变得不好控制。切割速度会受制于待加工材料的硬度，如硅晶圆表面材料的硬度直接决定切割速度。如果切割超硬材料时切割深度过大都不利于刀片的正常使用，并最终影响到刀片的寿命 [2]。

【光刻百科】划片槽 Scribe line

参考文献：

【光刻百科】器件隔离（Device Isolation）

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