Gofretkəsmə enerji yarımkeçirici istehsalında mühüm həlqələrdən biridir. Bu addım fərdi inteqral sxemləri və ya çipləri yarımkeçirici vaflilərdən dəqiq ayırmaq üçün nəzərdə tutulmuşdur.
üçün açargofretkəsmə, zərif strukturların və sxemlərin içəriyə daxil olmasını təmin edərkən fərdi fişləri ayıra bilməkdir.gofretzədələnmir. Kəsmə prosesinin müvəffəqiyyəti və ya uğursuzluğu yalnız çipin ayrılma keyfiyyətinə və məhsuldarlığına təsir göstərmir, həm də bütün istehsal prosesinin səmərəliliyi ilə birbaşa bağlıdır.
▲Vafli kəsmənin üç ümumi növü | Mənbə: KLA CHINA
Hal-hazırda ümumigofretkəsmə prosesləri aşağıdakılara bölünür:
Bıçaq kəsmə: aşağı qiymət, adətən daha qalın üçün istifadə olunurvafli
Lazer kəsmə: yüksək qiymət, adətən qalınlığı 30μm-dən çox olan vaflilər üçün istifadə olunur
Plazma kəsmə: yüksək qiymət, daha çox məhdudiyyət, adətən qalınlığı 30μm-dən az olan vaflilər üçün istifadə olunur
Mexanik bıçaq kəsimi
Bıçaqla kəsmə, yüksək sürətli fırlanan daşlama diski (bıçaq) ilə yazı xətti boyunca kəsmə prosesidir. Bıçaq adətən aşındırıcı və ya ultra nazik almaz materialdan hazırlanır, silikon vaflilərdə dilimləmək və ya yiv açmaq üçün uyğundur. Bununla belə, mexaniki kəsmə üsulu olaraq, bıçaqla kəsmə fiziki materialın çıxarılmasına əsaslanır və bu, asanlıqla çip kənarının qırılmasına və ya çatlamasına səbəb ola bilər, beləliklə məhsulun keyfiyyətinə təsir edir və məhsuldarlığı azaldır.
Mexanik mişarlama prosesi ilə istehsal olunan son məhsulun keyfiyyətinə kəsmə sürəti, bıçağın qalınlığı, bıçağın diametri və bıçağın fırlanma sürəti daxil olmaqla bir çox parametr təsir göstərir.
Tam kəsmə ən əsas bıçaq kəsmə üsuludur, iş parçasını sabit bir materiala (məsələn, dilimləmə lenti kimi) kəsərək tamamilə kəsir.
▲ Mexanik bıçaq kəsici-tam kəsmə | Şəkil mənbəyi şəbəkəsi
Yarım kəsmə, iş parçasının ortasına kəsilərək yiv meydana gətirən bir emal üsuludur. Yiv açma prosesini davamlı olaraq yerinə yetirməklə, daraq və iynə formalı nöqtələr istehsal edilə bilər.
▲ Mexanik bıçaq kəsici-yarım kəsmə | Şəkil mənbəyi şəbəkəsi
Cüt kəsmə, iki istehsal xəttində eyni vaxtda tam və ya yarım kəsimi yerinə yetirmək üçün iki mil ilə ikiqat dilimləmə mişarından istifadə edən bir emal üsuludur. İkiqat dilimləmə mişarı iki mil oxuna malikdir. Bu proses vasitəsilə yüksək məhsuldarlığa nail olmaq olar.
▲ Mexanik bıçaq kəsici-ikiqat kəsmə | Şəkil mənbəyi şəbəkəsi
Addımla kəsmə, iki mərhələdə tam və yarım kəsmələri yerinə yetirmək üçün iki mili olan ikiqat dilimləmə mişarından istifadə edir. Vaflinin səthində naqil qatını kəsmək üçün optimallaşdırılmış bıçaqlardan və yüksək keyfiyyətli emal əldə etmək üçün qalan silikon monokristal üçün optimallaşdırılmış bıçaqlardan istifadə edin.
▲ Mexanik bıçaq kəsimi – pilləli kəsmə | Şəkil mənbəyi şəbəkəsi
Konik kəsmə, pilləli kəsmə prosesində vaflini iki mərhələdə kəsmək üçün yarım kəsilmiş kənarında V formalı kənarı olan bıçaqdan istifadə edən bir emal üsuludur. Kəsmə prosesi zamanı paxlama prosesi həyata keçirilir. Beləliklə, yüksək qəlib gücü və yüksək keyfiyyətli emal əldə edilə bilər.
▲ Mexanik bıçaq kəsimi – əyri kəsmə | Şəkil mənbəyi şəbəkəsi
Lazer kəsmə
Lazer kəsmə ayrı-ayrı fişləri yarımkeçirici vaflilərdən ayırmaq üçün fokuslanmış lazer şüasından istifadə edən kontaktsız vafli kəsmə texnologiyasıdır. Yüksək enerjili lazer şüası vaflinin səthinə fokuslanır və ablasiya və ya termal parçalanma prosesləri vasitəsilə əvvəlcədən müəyyən edilmiş kəsmə xətti boyunca materialı buxarlandırır və ya çıxarır.
▲ Lazer kəsmə diaqramı | Şəkil mənbəyi: KLA CHINA
Hal-hazırda geniş istifadə olunan lazer növlərinə ultrabənövşəyi lazerlər, infraqırmızı lazerlər və femtosaniyə lazerləri daxildir. Onların arasında ultrabənövşəyi lazerlər yüksək foton enerjisinə görə tez-tez dəqiq soyuq ablasyon üçün istifadə olunur və istidən təsirlənən zona son dərəcə kiçikdir, bu da vafli və onun ətrafındakı çiplərə termal zədələnmə riskini effektiv şəkildə azalda bilər. İnfraqırmızı lazerlər daha qalın vaflilər üçün daha uyğundur, çünki onlar materiala dərindən nüfuz edə bilirlər. Femtosaniyə lazerləri ultraqısa işıq impulsları vasitəsilə demək olar ki, cüzi istilik ötürülməsi ilə yüksək dəqiqliyə və səmərəli materialın çıxarılmasına nail olur.
Lazer kəsmə ənənəvi bıçaq kəsmə ilə müqayisədə əhəmiyyətli üstünlüklərə malikdir. Birincisi, təmassız bir proses olaraq, lazer kəsmə vafli üzərində fiziki təzyiq tələb etmir, mexaniki kəsmə zamanı yayılmış parçalanma və krekinq problemlərini azaldır. Bu xüsusiyyət lazer kəsməni xüsusilə kövrək və ya ultra nazik vaflilərin, xüsusən də mürəkkəb strukturlara və ya gözəl xüsusiyyətlərə malik olanların emalı üçün əlverişli edir.
▲ Lazer kəsmə diaqramı | Şəkil mənbəyi şəbəkəsi
Bundan əlavə, lazer kəsmənin yüksək dəqiqliyi və dəqiqliyi lazer şüasını son dərəcə kiçik nöqtə ölçüsünə yönəltməyə, mürəkkəb kəsmə nümunələrini dəstəkləməyə və çiplər arasında minimum məsafənin ayrılmasına nail olmağa imkan verir. Bu xüsusiyyət kiçik ölçüləri olan qabaqcıl yarımkeçirici cihazlar üçün xüsusilə vacibdir.
Bununla belə, lazer kəsmənin də bəzi məhdudiyyətləri var. Bıçaq kəsmə ilə müqayisədə, xüsusilə geniş miqyaslı istehsalda daha yavaş və daha bahalıdır. Bundan əlavə, materialın səmərəli çıxarılmasını və minimum istilikdən təsirlənən zonanı təmin etmək üçün düzgün lazer növünün seçilməsi və parametrlərin optimallaşdırılması müəyyən materiallar və qalınlıqlar üçün çətin ola bilər.
Lazer ablasyon kəsimi
Lazer ablasyonu ilə kəsmə zamanı lazer şüası vaflinin səthində müəyyən edilmiş yerə dəqiq fokuslanır və lazer enerjisi əvvəlcədən müəyyən edilmiş kəsmə nümunəsinə uyğun olaraq, vaflidən dibinə qədər tədricən kəsilir. Kəsmə tələblərindən asılı olaraq, bu əməliyyat impulslu lazer və ya davamlı dalğa lazerindən istifadə etməklə həyata keçirilir. Lazerin həddən artıq yerli qızdırılması nəticəsində vaflinin zədələnməsinin qarşısını almaq üçün soyuducu su vaflinin soyudulması və istilik zədələnməsindən qorunması üçün istifadə olunur. Eyni zamanda, soyuducu su həm də kəsmə prosesi zamanı yaranan hissəcikləri effektiv şəkildə təmizləyə, çirklənmənin qarşısını ala və kəsmə keyfiyyətini təmin edə bilər.
Lazerlə görünməz kəsmə
Lazer həmçinin istiliyi vaflinin əsas gövdəsinə ötürmək üçün fokuslana bilər, bu üsul "görünməz lazerlə kəsmə" adlanır. Bu üsul üçün lazerdən gələn istilik skript zolaqlarında boşluqlar yaradır. Bu zəifləmiş sahələr daha sonra vafli gərildikdə qırılaraq oxşar nüfuz effektinə nail olurlar.
▲Lazerlə görünməz kəsmənin əsas prosesi
Görünməz kəsmə prosesi lazerin səthdə udulduğu lazer ablasiyası deyil, daxili udma lazer prosesidir. Görünməz kəsmə ilə, vafli substrat materialı üçün yarı şəffaf dalğa uzunluğuna malik lazer şüası enerjisi istifadə olunur. Proses iki əsas mərhələyə bölünür, biri lazer əsaslı proses, digəri isə mexaniki ayırma prosesidir.
▲Lazer şüası vafli səthin altında perforasiya yaradır və ön və arxa tərəflər təsirlənmir | Şəkil mənbəyi şəbəkəsi
Birinci mərhələdə, lazer şüası vaflini skan edərkən, lazer şüası vaflinin içərisində xüsusi bir nöqtəyə fokuslanaraq, içərisində çatlama nöqtəsi əmələ gətirir. Şüa enerjisi içəridə bir sıra çatların əmələ gəlməsinə səbəb olur, onlar hələ vaflinin bütün qalınlığı boyunca yuxarı və aşağı səthlərə qədər uzanmamışlar.
▲Bıçaq üsulu və lazerlə görünməz kəsmə üsulu ilə kəsilmiş 100μm qalınlığında silikon vaflilərin müqayisəsi | Şəkil mənbəyi şəbəkəsi
İkinci mərhələdə vaflinin altındakı çip lenti fiziki olaraq genişlənir ki, bu da vaflinin içərisindəki çatlarda gərilmə gərginliyinə səbəb olur və bu, birinci mərhələdə lazer prosesində induksiya olunur. Bu gərginlik çatların vaflinin yuxarı və aşağı səthlərinə şaquli şəkildə uzanmasına səbəb olur və sonra vafli bu kəsmə nöqtələri boyunca fişlərə ayırır. Görünməz kəsmədə, vaflilərin çiplərə və ya çiplərə ayrılmasını asanlaşdırmaq üçün adətən yarım kəsmə və ya alt tərəfdən yarım kəsmə istifadə olunur.
Lazer ablasiya ilə müqayisədə görünməz lazer kəsmənin əsas üstünlükləri:
• Soyuducu tələb olunmur
• Heç bir zibil əmələ gəlmir
• Həssas dövrələrə zərər verə biləcək istidən təsirlənən zonalar yoxdur
Plazma kəsmə
Plazma kəsmə (həmçinin plazma aşındırma və ya quru aşındırma kimi tanınır) fərdi çipləri yarımkeçirici vaflilərdən ayırmaq üçün reaktiv ion aşındırma (RIE) və ya dərin reaktiv ion aşındırma (DRIE) istifadə edən qabaqcıl vafli kəsmə texnologiyasıdır. Texnologiya plazmadan istifadə edərək əvvəlcədən müəyyən edilmiş kəsmə xətləri boyunca materialı kimyəvi yolla çıxararaq kəsməyə nail olur.
Plazma kəsmə prosesi zamanı yarımkeçirici plastil vakuum kamerasına yerləşdirilir, kameraya idarə olunan reaktiv qaz qarışığı daxil edilir və reaktiv ionların və radikalların yüksək konsentrasiyası olan plazma yaratmaq üçün elektrik sahəsi tətbiq olunur. Bu reaktiv növlər vafli materialı ilə qarşılıqlı əlaqədə olur və kimyəvi reaksiya və fiziki püskürtmənin birləşməsi vasitəsilə vafli materialını skript xətti boyunca seçici şəkildə çıxarır.
Plazma kəsmənin əsas üstünlüyü ondan ibarətdir ki, vafli və çip üzərində mexaniki gərginliyi azaldır və fiziki təmas nəticəsində yarana biləcək zərəri azaldır. Bununla belə, bu proses digər üsullarla müqayisədə daha mürəkkəb və vaxt aparır, xüsusən daha qalın vafli və ya yüksək aşınma müqavimətinə malik materiallarla işləyərkən, kütləvi istehsalda tətbiqi məhduddur.
▲Şəkil mənbəyi şəbəkəsi
Yarımkeçirici istehsalında vafli kəsmə metodu vafli materialının xüsusiyyətləri, çip ölçüsü və həndəsəsi, tələb olunan dəqiqlik və dəqiqlik, ümumi istehsal dəyəri və səmərəliliyi daxil olmaqla bir çox amillər əsasında seçilməlidir.
Göndərmə vaxtı: 20 sentyabr 2024-cü il