以下文章来源于微纳研究院 ，作者苏州硅时代

在半导体制造工艺中，晶圆划片作为连接设计与制造的重要桥梁，其技术的先进性与精度直接影响着最终产品的性能与成本。本文将对晶圆划片的方法进行归纳与总结，为从业者提供参考。

一、为什么要对晶圆进行划片？

晶圆划片是将整块晶圆切割成单个芯片的过程。这一环节不仅关乎到芯片的尺寸精度、边缘质量，还直接影响到后续封装、测试的效率和良率。随着半导体技术的飞速发展，晶圆尺寸不断增大，划片技术也随之演进，以满足更高精度、更低损伤的需求。

二、机械划片

机械划片作为晶圆划片中最传统和常用的方法之一，其历史可追溯至半导体工业的初期。这一方法依赖于高速旋转的金刚石刀片，通过物理切割的方式将晶圆分离成单个芯片。其工作原理为在机械划片过程中，金刚石刀片以极高的转速在晶圆表面旋转，同时晶圆被固定在精密的工作台上，通过相对运动实现切割。刀片的硬度与锋利度是确保切割质量的关键因素。此外，为了减少切割过程中产生的热量与碎屑对晶圆的影响，通常会采用水流或其他冷却介质进行辅助冷却与清洗。

机械划片的优势在于设备成本低廉，适用于多种材料的晶圆加工。然而，其缺点也显而易见：划片精度相对较低，划片速率较慢，且容易出现崩边现象，特别是对于较薄的晶圆而言，机械划片的风险更高。此外，机械划片对操作人员的技能要求较高，需要精确控制切割力度与速度。

二、激光划片

随着激光技术的快速发展，激光划片逐渐成为晶圆划片领域的新宠。激光划片以其高精度、高效率、低损伤的特点，在高端半导体制造中占据了一席之地。激光划片可以分为激光隐切和激光全切。

激光隐切

激光隐切是一种创新的晶圆划片技术，其核心在于利用激光束在晶圆内部形成改质层，而非直接在表面切割。这一过程分为两步：首先，激光束聚焦于晶圆内部，通过精确控制激光的聚焦深度与能量，在晶圆内部形成微细的裂纹或改质层；随后，通过机械手段拉伸贴在晶圆背后的胶带，使晶圆沿着激光预切割的路径自然分离。

激光隐切的优势在于避免了表面切割带来的应力损伤与崩边问题，提高了芯片的边缘质量与成品率。同时，由于切割过程中晶圆表面保持完整，有利于后续的封装与测试。然而，激光隐切技术也存在一定的局限性，如设备成本较高，且对于较厚的晶圆而言，需要多次加工才能实现完全分离。

激光全切

与激光隐切不同，激光全切则是直接利用激光束在晶圆表面进行切割，贯穿整个晶圆厚度，实现芯片的完全分离。这一技术通过精确控制激光的功率、焦点与速度，以适应不同材料与厚度的晶圆加工需求。

激光全切的优点在于划片速率极快，应力损伤小，划片精度极高。同时，由于激光切割为非接触式加工方式，避免了机械划片中的刀具磨损与机械应力问题。然而，激光全切也面临着价格昂贵、灼烧产生的碎屑难以清理等挑战。

三、激光划片技术的最新进展

随着激光技术的不断进步，激光划片在半导体制造中的应用范围日益扩大。近年来，超快激光器（如皮秒、飞秒激光器）的快速发展为激光划片技术带来了新的突破。

超快激光器的应用

超快激光器以其极短的脉冲持续时间（皮秒至飞秒量级）和高峰值功率，能够在极短的时间内将激光能量集中于晶圆内部极小区域内，实现高精度、低损伤的加工。这一特性使得超快激光器在激光隐切与激光全切中均展现出巨大的潜力。通过精确控制激光的聚焦深度与能量分布，超快激光器能够在晶圆内部形成精确的改质层或直接在表面进行高精度切割。

新型激光切割技术的探索

除了超快激光器外，科研人员还在不断探索新型激光切割技术以提高晶圆划片的效率与质量。例如，日本Disco公司研发的关键无定形黑色重复吸收（KABRA）技术就是一种创新的激光切割方法。该技术通过激光聚焦在碳化硅材料内部实现“无定形黑色重复吸收”，从而将碳化硅分解成无定形硅和无定形碳并形成黑色无定形层作为晶圆分离的基点。这一技术不仅提高了生产效率还降低了加工过程中的热效应与残余应力问题。