Вафельнырэзка - адно з важных звёнаў вытворчасці сілавых паўправаднікоў. Гэты этап прызначаны для дакладнага аддзялення асобных інтэгральных схем або мікрасхем ад паўправадніковых пласцін.
Ключ давафельнырэзка заключаецца ў тым, каб мець магчымасць аддзяляць асобныя чыпы, гарантуючы, што далікатныя структуры і схемы, убудаваныя ўвафельныне пашкоджаныя. Поспех або няўдача працэсу рэзкі не толькі ўплывае на якасць аддзялення і выхад габлюшкі, але і наўпрост залежыць ад эфектыўнасці ўсяго вытворчага працэсу.
▲Тры распаўсюджаныя тыпы рэзкі вафель | Крыніца: KLA CHINA
У цяперашні час агульнвафельныпрацэсы рэзкі дзеляцца на:
Рэзка лязом: нізкі кошт, звычайна выкарыстоўваецца для тоўшчывафлі
Лазерная рэзка: высокі кошт, звычайна выкарыстоўваецца для пласцін таўшчынёй больш за 30 мкм
Плазменная рэзка: высокі кошт, больш абмежаванняў, звычайна выкарыстоўваецца для пласцін таўшчынёй менш за 30 мкм
Механічная рэзка лязом
Лязовая рэзка - гэта працэс рэзкі ўздоўж лініі рыска хуткасным верціцца шліфавальным дыскам (лязом). Лязо звычайна вырабляецца з абразіва або звыштонкага алмазнага матэрыялу, прыдатнага для нарэзкі або нарэзкі на крамянёвых пласцінах. Аднак, як механічны метад рэзкі, рэзка лязом абапіраецца на фізічнае выдаленне матэрыялу, што можа лёгка прывесці да сколаў або расколін на краі стружкі, што ўплывае на якасць прадукту і зніжае ўраджайнасць.
На якасць канчатковага прадукту, атрыманага ў працэсе механічнага распілоўвання, уплываюць шматлікія параметры, у тым ліку хуткасць рэзкі, таўшчыня ляза, дыяметр ляза і хуткасць кручэння ляза.
Поўная рэзка - гэта самы просты метад рэзкі лязом, які цалкам разразае нарыхтоўку шляхам разразання да фіксаванага матэрыялу (напрыклад, стужкі для нарэзкі).
▲ Механічная рэзка лязом - поўны разрэз | Крынічная сетка выявы
Палова разрэзу - гэта спосаб апрацоўкі, які стварае канаўку шляхам разразання да сярэдзіны нарыхтоўкі. Пры бесперапынным выкананні працэсу канаўкі можна вырабляць грэбень і іголкападобныя кропкі.
▲ Механічнае лязо рэзка-напалову | Крынічная сетка выявы
Двайны разрэз - гэта метад апрацоўкі, які выкарыстоўвае падвойную пілу для нарэзкі з двума шпіндзелямі для выканання поўных або напалову разрэзаў на дзвюх вытворчых лініях адначасова. Падвойная нарэзная піла мае дзве шпіндзельныя восі. Дзякуючы гэтаму працэсу можна дасягнуць высокай прапускной здольнасці.
▲ Механічная рэзка лязом - двайны разрэз | Крынічная сетка выявы
Паступовая рэзка выкарыстоўвае падвойную пілу для нарэзкі з двума шпіндзелямі для выканання поўных і палавінных разрэзаў у два этапы. Для дасягнення высокай якасці апрацоўкі выкарыстоўвайце ляза, аптымізаваныя для разразання пласта праводкі на паверхні пласціны, і ляза, аптымізаваныя для пакінутага монакрышталя крэмнія.
▲ Механічная рэзка лязом – крокавая рэзка | Крынічная сетка выявы
Рэзка са скосам - гэта метад апрацоўкі, які выкарыстоўвае лязо з V-вобразным краем на напалову разрэзаным краі для разразання пласціны ў два этапы падчас працэсу паэтапнай рэзкі. Працэс зняцця фаскі выконваецца ў працэсе рэзкі. Такім чынам, можна дасягнуць высокай трываласці формы і якаснай апрацоўкі.
▲ Механічная рэзка лязом – рэзка з фаскай | Крынічная сетка выявы
Лазерная рэзка
Лазерная рэзка - гэта бескантактавая тэхналогія рэзкі пласцін, якая выкарыстоўвае сфакусаваны лазерны прамень для аддзялення асобных чыпаў ад паўправадніковых пласцін. Высокаэнергічны лазерны прамень факусуецца на паверхні пласціны і выпарае або выдаляе матэрыял уздоўж зададзенай лініі разрэзу праз працэс абляцыі або тэрмічнага раскладання.
▲ Схема лазернай рэзкі | Крыніца выявы: KLA CHINA
Тыпы лазераў, якія шырока выкарыстоўваюцца ў цяперашні час, ўключаюць ультрафіялетавыя лазеры, інфрачырвоныя лазеры і фемтасекундныя лазеры. Сярод іх ультрафіялетавыя лазеры часта выкарыстоўваюцца для дакладнай халоднай абляцыі з-за іх высокай энергіі фатонаў, а зона цеплавога ўздзеяння надзвычай малая, што можа эфектыўна знізіць рызыку тэрмічнага пашкоджання пласціны і навакольных яе мікрасхем. Інфрачырвоныя лазеры лепш падыходзяць для больш тоўстых пласцін, таму што яны могуць глыбока пранікаць у матэрыял. Фемтасекундныя лазеры дасягаюць высокадакладнага і эфектыўнага выдалення матэрыялу з амаль нязначнай перадачай цяпла праз ультракароткіх светлавых імпульсаў.
Лазерная рэзка мае значныя перавагі перад традыцыйнай рэзкай лязом. Па-першае, як бескантактавы працэс, лазерная рэзка не патрабуе фізічнага ціску на пласціну, памяншаючы праблемы фрагментацыі і парэпання, якія часта сустракаюцца пры механічнай рэзцы. Гэтая асаблівасць робіць лазерную рэзку асабліва прыдатнай для апрацоўкі далікатных або звыштонкіх пласцін, асабліва пласцін са складанай структурай або дробнымі дэталямі.
▲ Схема лазернай рэзкі | Крынічная сетка выявы
Акрамя таго, высокая дакладнасць і дакладнасць лазернай рэзкі дазваляе сфакусаваць лазерны прамень на надзвычай малы памер плямы, падтрымліваць складаныя ўзоры рэзкі і дасягаць падзелу паміж стружкамі з мінімальнай адлегласць. Гэта функцыя асабліва важная для ўдасканаленых паўправадніковых прыбораў з меншымі памерамі.
Аднак лазерная рэзка таксама мае некаторыя абмежаванні. У параўнанні з рэзкай лязом, гэта больш павольна і даражэй, асабліва ў буйной вытворчасці. Акрамя таго, выбар правільнага тыпу лазера і аптымізацыя параметраў для забеспячэння эфектыўнага выдалення матэрыялу і мінімальнай зоны цеплавога ўздзеяння можа быць складанай задачай для пэўных матэрыялаў і таўшчыні.
Лазерная абляцыйная рэзка
Падчас рэзкі лазернай абляцыі лазерны прамень дакладна факусуецца ў вызначаным месцы на паверхні пласціны, а энергія лазера накіроўваецца ў адпаведнасці з загадзя вызначанай схемай рэзкі, паступова праразаючы пласціну да дна. У залежнасці ад патрабаванняў рэзкі гэтая аперацыя выконваецца з дапамогай імпульснага лазера або лазера бесперапыннай хвалі. Каб прадухіліць пашкоджанне пласціны з-за празмернага мясцовага нагрэву лазера, для астуджэння і абароны пласціны ад тэрмічнага пашкоджання выкарыстоўваецца астуджальная вада. У той жа час астуджальная вада таксама можа эфектыўна выдаляць часціцы, якія ўтвараюцца ў працэсе рэзкі, прадухіляць забруджванне і забяспечваць якасць рэзкі.
Лазерная нябачная рэзка
Лазер таксама можна сфакусаваць для перадачы цяпла ў асноўную частку пласціны, гэты метад называецца «нябачная лазерная рэзка». Для гэтага метаду цяпло ад лазера стварае шчыліны ў дарожках. Затым гэтыя аслабленыя ўчасткі дасягаюць аналагічнага эфекту пранікнення, разрываючыся пры расцяжэнні пласціны.
▲Асноўны працэс лазернай нябачнай рэзкі
Нябачны працэс рэзкі - гэта працэс унутранага паглынання лазера, а не лазерная абляцыя, дзе лазер паглынаецца на паверхні. Пры нябачнай рэзцы выкарыстоўваецца энергія лазернага прамяня з даўжынёй хвалі, напаўпразрыстай для матэрыялу падкладкі пласціны. Працэс падзелены на два асноўныя этапы: адзін з іх - лазерны, а другі - механічны працэс падзелу.
▲Лазерны прамень стварае перфарацыю пад паверхняй пласціны, і пярэдні і тыльны бакі не закранаюцца | Крынічная сетка выявы
На першым этапе, калі лазерны прамень скануе пласціну, лазерны прамень факусуецца на пэўнай кропцы ўнутры пласціны, утвараючы кропку расколіны ўнутры. Энергія прамяня выклікае ўнутры шэраг расколін, якія яшчэ не прайшлі праз усю таўшчыню пласціны да верхняй і ніжняй паверхняў.
▲Параўнанне крамянёвых пласцін таўшчынёй 100 мкм, выразаных метадам ляза і метадам нябачнай лазернай рэзкі | Крынічная сетка выявы
На другім этапе стужка з чыпам у ніжняй частцы пласціны фізічна пашыраецца, што выклікае напружанне расцяжэння ў расколінах унутры пласціны, якія ўзнікаюць у лазерным працэсе на першым этапе. Гэта напружанне прымушае расколіны распаўсюджвацца вертыкальна на верхнюю і ніжнюю паверхні пласціны, а затым раздзяляць пласціну на кавалкі ўздоўж гэтых кропак рэзкі. Пры нябачнай рэзцы для палягчэння падзелу вафель на чыпсы або чыпсы звычайна выкарыстоўваецца нарэзка напалову або напалову нарэзка з ніжняга боку.
Асноўныя перавагі нябачнай лазернай рэзкі перад лазернай абляцыяй:
• Астуджальная вадкасць не патрабуецца
• Адсутнасць смецця
• Няма зон ўздзеяння цяпла, якія маглі б пашкодзіць адчувальныя схемы
Плазменная рэзка
Плазменная рэзка (таксама вядомая як плазменнае тручэнне або сухое тручэнне) - гэта ўдасканаленая тэхналогія рэзкі пласцін, якая выкарыстоўвае рэактыўнае іённае тручэнне (RIE) або глыбокае рэактыўнае іённае тручэнне (DRIE) для аддзялення асобных мікрасхем ад паўправадніковых пласцін. Тэхналогія дасягае рэзкі шляхам хімічнага выдалення матэрыялу па зададзеных лініях рэзкі з дапамогай плазмы.
У працэсе плазменнай рэзкі паўправадніковая пласціна змяшчаецца ў вакуумную камеру, у камеру ўводзіцца кантраляваная рэактыўная газавая сумесь і прымяняецца электрычнае поле для генерацыі плазмы, якая змяшчае высокую канцэнтрацыю рэактыўных іёнаў і радыкалаў. Гэтыя рэактыўныя віды ўзаемадзейнічаюць з матэрыялам пласціны і выбарачна выдаляюць матэрыял пласціны ўздоўж лініі рыска праз камбінацыю хімічнай рэакцыі і фізічнага распылення.
Асноўная перавага плазменнай рэзкі заключаецца ў тым, што яна зніжае механічную нагрузку на пласціну і чып і памяншае магчымыя пашкоджанні, выкліканыя фізічным кантактам. Аднак гэты працэс больш складаны і працаёмкі, чым іншыя метады, асабліва пры працы з больш тоўстымі пласцінамі або матэрыяламі з высокай устойлівасцю да тручэння, таму яго прымяненне ў масавай вытворчасці абмежавана.
▲Сетка-крыніца малюнкаў
У вытворчасці паўправаднікоў метад рэзкі пласціны неабходна выбіраць на падставе многіх фактараў, у тым ліку ўласцівасцей матэрыялу пласціны, памеру і геаметрыі мікрасхемы, неабходнай дакладнасці і дакладнасці, а таксама агульных выдаткаў і эфектыўнасці вытворчасці.
Час публікацыі: 20 верасня 2024 г