京工業大學科學技術創成研究院特種功能集成研究小組的特聘教授 -- 大場隆之教授于 2020 年 6 月宣布，研發了不會損傷超薄晶圓、晶圓切片留白（Dicing Street）寬度縮小至原來四分之一的激光切片加工技術。

根據日媒 Eetimes.jp 報道，此次新技術是以東京工業大學為主導，與研究小組“WOW 聯盟”（由從事半導體元件設計、相關生產設備、材料的企業組成）合作研發的。

圍繞半導體元件的高性能、低功耗技術研發在不斷推進。比方說，晶圓厚度做到微米級別，運用 TSV（Through-Silicon-Via）排線技術做到三維壓層等。

為了實現三維壓層，切割薄膜晶圓時，需要消除晶圓邊上的裂紋（Chippping）、且縮小切片留白（Dicing Street）的寬度。其中，被稱為隱形切割（Stealth Dicing, SD）的激光切割技術頗受關注。

研發小組在此次研發中著重致力于薄膜晶圓切割工程中的“晶圓損傷程度與發生位置的定量分析”、“削減切片留白（Dicing Street）”。

在實驗中，實驗小組制作了線寬、線距分別為 1um 的 TEG（Test Element Group）檢測晶圓。此款用于測試的芯片的 A1 和 Ti 的成膜厚度分別為 30nm。此外，為了檢出晶圓的損害位置，在激光加工區域（即 Dicing Street 區域）平行地設計了間距為 1um 的“監測線路”。在切片后，計算了各個監測線路的阻值變化率，并評價了激光加工引起的損害。

左上為 TEG 晶圓，左下為排線結構、中間為排線的擴大圖，右邊為排線的斷面構造圖 （圖片出自：東京工業大學）

實驗中，使用了 TEG 晶圓，模擬“SDBG（Stealth Dicing Before Grinding）”工藝，使用波長為 1099nm 和 1342nm 的激光進行加工，評價了對厚度為 50um 的晶圓的損害程度。

實驗表明，用波長為 1099nm 的激光進行加工后，排線的阻值沒有增加，沒有對晶圓造成損害。與之相對，用波長為 1342nm 的激光進行加工后，作業中心附近的排線阻值大幅度增加，且晶圓的加工中心附近被破壞。

左圖：用波長為 1342nm 的激光切割后的排線阻值，右圖：用波長為 1099nm 的激光切割后的排線阻值 （圖片出自：東京工業大學）
 

同時也比較了用 SD 方法進行切割后的切片留白（Dicing Street）的寬度。在以往的 DBG（Dicing Before Grinding）工藝中，切片留白的寬度為 60um。此次使用 SDBG 工藝后，切片留白的寬度為 15um，寬度縮短了四分之一。芯片的面積越小，寬度的縮短越對提高芯片良率有益。

切片留白（Dicing Street）的寬度，左側為概略圖，右側為 DBG 和 SDBG 的比較圖 （圖片出自：東京工業大學）
 

將留白寬度從 60um 縮短至 15um 后的芯片數量增長率（圖片出自：東京工業大學）

 
未來，針對此次研發的 Damage Less Dicing（晶圓無損切割）技術的實用化，此研究小組的目標是盡快制造出波長為 1099nm 的激光專用光學引擎。