晶圆是制造半导体芯片的基本材料，目前半导体集成电路最主要的原料丰富多样，除了硅基，还有III-V族、II-VI族化合物、SiC、蓝宝石乃至最新的金刚石晶圆等。半导体晶圆最初始的工艺都涉及晶圆划片(切割)，那半导体晶圆是怎样切割的呢？

在实验室，最常见的方法是手工解理。用金刚石到轻划一刀，上手掰断。解理结果依赖操作者的经验，以及样品的特性。但是，很多材料不适合于手工的方法。更不要提手工解理的方法无法保证重复性，并且，整个过程中因为手的接触会污染晶圆，不能保证样品洁净度。

在大型的生产制备过程中，砂轮切割机是很多用户的选择。使用前需要将晶圆背面粘上蓝膜，切割过程中还有碎小颗粒产生，因此要不停地用水来冲洗，避免污染晶圆。最让人无法接受的是，这类设备，切除的晶圆边界粗糙，容易崩边外，而且不能保证晶元表面清洁干燥。

激光划片机，激光划片是利用高能激光束照利用高能激光束照射在工件表面,使被照射区域局部烧灼、气化、从而达到划片的目的。因激光是经专用光学系统聚焦后成为一个非常小的光点，能量密度高，因其加工是非接触式的，因此对样品破坏较大。同时，此类设备产热较高，对部分晶圆的影响比加大。而且成本较高，开机运行价格也不菲。一次裂片划片的实验，成本非常高。

2012年，美国两位从事半导体研究领域的女科学家，自主研发了一款实验室裂片划片设备LatticeGear，精确，可重复性高，容易使用且涉及小巧紧凑。提出了一整套全新的制样概念，我们来看看这款裂片机能有多少功能？

匹兹堡大学提供，2英寸蓝宝石晶圆的裂片结果。

蓝宝石裂片，边界干净平滑，呈镜面样  

这是一个200μm厚度的InP晶圆，表面有外延膜覆盖，外延膜由Al, Ga, In, As等多种元素组成。

薄且脆的样品裂片成小尺寸晶粒，3×4mm。

并且全程保持样品无污染状态。

光镜下的裂片解理截面

GaAs晶圆的裂片

3英寸的GaAs晶圆裂片，客户要求从边缘10mm处裂片，并且不能接触碰到晶元的表面，避免对表面结构的破坏及污染。

激光条解理

甚至连金刚石晶圆都能完美裂片。金刚石晶圆是近年来新型的晶元材料，由于其硬度高，尺寸小而经常造成裂片困难。

总言之，Latticegear的设备是不挑晶圆材料，无论是硬度高的蓝宝石，金刚石，还是薄的InP,GaAs材料，甚至比较复杂的晶元上有生长多种膜材料的样品，都能完美裂片。

号称裂片边界呈镜面的LatticeGear到底能做到裂片平整度多好？下面我们用放大倍数高的电镜图片来说明：

这是一个40μm厚的光阻材料，经裂片后在SEM下的成像结果。

GaN 纳米多孔材料裂片截面的电镜结果，该样品是由耶鲁大学提供的GaN样品。由于样品尺寸较小，裂片相对困难，但解理面光滑平整。图片为在15KV条件下电镜拍摄。

高灵敏度生物光学传感器的裂片

巴塞罗那大学ICN2研究所提供的传感器材料，这是一种由16个X chip阵列组成的干涉器。要求裂片解理面非常平整，才能实现光从侧面穿透实现耦合。

左下图片，使用了50μm砂轮划片机结果。解理面粗糙，不能实现光耦合，还需要进一步抛光。右下图片为Latticegear 420设备解理结果，解理面平整，无需额外步骤。整个制样过程无水溶液接触、无需贴蓝膜保护。

放大图片看解理效果

最小尺寸1mm×1mm：

SmB6的小尺寸样品裂片

以上图片引自剑桥大学卡文迪许实验室。样品原始尺寸大小为4mm×2.5mm。最终裂片为1mm×1mm×300μm尺寸大小。

200μm厚度的GaAs样品裂

原始尺寸4mm×4mm的GaAs晶粒，解理为2mm×2mm尺寸，期间没有样品污染和表面破坏。

最大尺寸300mm晶圆（12英寸）

添加一个夹具附件，就能实现12英寸晶圆的裂片工作。

LatticeGear 提供实验室使用的小型精密裂片设备，无损裂片，精密度高达10μm。更重要的是，不挑晶圆材料，任何材料都能完美裂片。