Vaferrezanje je jedna od važnih karika u proizvodnji energetskih poluprovodnika. Ovaj korak je dizajniran za precizno odvajanje pojedinačnih integriranih kola ili čipova od poluvodičkih pločica.
Ključ zawaferrezanje treba da bude u mogućnosti da odvoji pojedinačne strugotine, istovremeno osiguravajući da delikatne strukture i kola ugrađena uwafernisu oštećeni. Uspjeh ili neuspjeh procesa rezanja ne samo da utječe na kvalitetu odvajanja i prinos strugotine, već je i direktno povezan s efikasnošću cjelokupnog proizvodnog procesa.
▲Tri uobičajena tipa rezanja vafla | Izvor: OVK KINA
Trenutno je uobičajenowaferprocesi rezanja se dijele na:
Rezanje oštricama: niska cijena, obično se koristi za debljenapolitanke
Lasersko rezanje: visoka cijena, obično se koristi za oblatne debljine veće od 30 μm
Plazma rezanje: visoka cijena, više ograničenja, obično se koristi za vafle debljine manje od 30 μm
Mehaničko sečenje nožem
Rezanje nožem je proces rezanja duž linije pisača pomoću brzog rotacionog brusnog diska (oštrica). Oštrica je obično napravljena od abrazivnog ili ultra tankog dijamantskog materijala, pogodnog za rezanje ili žljebljenje na silikonskim pločicama. Međutim, kao mehanička metoda rezanja, sečenje sečivom se oslanja na fizičko uklanjanje materijala, što može lako dovesti do lomljenja ili pucanja ivice strugotine, što utiče na kvalitet proizvoda i smanjuje prinos.
Na kvalitetu finalnog proizvoda proizvedenog postupkom mehaničkog piljenja utječu više parametara, uključujući brzinu rezanja, debljinu oštrice, promjer oštrice i brzinu rotacije oštrice.
Potpuni rez je najosnovnija metoda rezanja oštricama, koja potpuno seče radni komad rezanjem na fiksni materijal (kao što je traka za rezanje).
▲ Rezanje mehaničkim sečivom-puni rez | Mreža izvora slike
Polurez je metoda obrade kojom se stvara utor rezanjem do sredine obratka. Kontinuiranim izvođenjem procesa žljebova, mogu se proizvesti češljasti i igličasti vrhovi.
▲ Mehaničko sečenje nožem-polurezano | Mreža izvora slike
Dvostruki rez je metoda obrade koja koristi pilu za dvostruko sečenje s dva vretena za obavljanje potpunih ili polurezanih rezova na dvije proizvodne linije u isto vrijeme. Dvostruka pila za rezanje ima dvije osovine vretena. Visoka propusnost se može postići ovim procesom.
▲ Mehaničko sečenje nožem-dvostruko sečenje | Mreža izvora slike
Step cut koristi testeru za dvostruko sečenje sa dva vretena za obavljanje potpunih i polurezanih rezova u dve faze. Koristite oštrice optimizirane za rezanje sloja ožičenja na površini pločice i oštrice optimizirane za preostali monokristal silikona kako biste postigli visokokvalitetne obrade.
▲ Mehaničko sečenje nožem – rezanje koraka | Mreža izvora slike
Rezanje pod kosom je metoda obrade koja koristi sečivo sa rubom u obliku slova V na poluodsečenoj ivici za rezanje oblatne u dve faze tokom procesa koraka rezanja. Proces skošenja se izvodi tokom procesa rezanja. Stoga se može postići visoka čvrstoća kalupa i visokokvalitetna obrada.
▲ Mehaničko sečenje nožem – rezanje ukošeno | Mreža izvora slike
Lasersko rezanje
Lasersko rezanje je tehnologija beskontaktnog rezanja pločica koja koristi fokusirani laserski snop za odvajanje pojedinačnih čipova od poluvodičkih pločica. Laserski snop visoke energije fokusira se na površinu pločice i isparava ili uklanja materijal duž unaprijed određene linije sečenja kroz procese ablacije ili termičke razgradnje.
▲ Dijagram laserskog rezanja | Izvor slike: OVK KINA
Tipovi lasera koji se trenutno široko koriste uključuju ultraljubičaste lasere, infracrvene lasere i femtosekundne lasere. Među njima, ultraljubičasti laseri se često koriste za preciznu hladnu ablaciju zbog njihove visoke energije fotona, a zona utjecaja topline je izuzetno mala, što može efikasno smanjiti rizik od termičkog oštećenja pločice i okolnih čipova. Infracrveni laseri su pogodniji za deblje oblatne jer mogu prodrijeti duboko u materijal. Femtosekundni laseri postižu visoko precizno i efikasno uklanjanje materijala uz gotovo zanemarljiv prijenos topline kroz ultrakratke svjetlosne impulse.
Lasersko rezanje ima značajne prednosti u odnosu na tradicionalno sečenje oštricama. Prvo, kao bezkontaktni proces, lasersko rezanje ne zahtijeva fizički pritisak na pločicu, smanjujući probleme fragmentacije i pucanja uobičajene u mehaničkom rezanju. Ova karakteristika čini lasersko rezanje posebno pogodnim za obradu lomljivih ili ultra tankih pločica, posebno onih sa složenom strukturom ili finim karakteristikama.
▲ Dijagram laserskog rezanja | Mreža izvora slike
Osim toga, visoka preciznost i preciznost laserskog rezanja omogućava fokusiranje laserskog snopa na izuzetno malu veličinu tačke, podržava složene obrasce rezanja i postiže odvajanje minimalnog razmaka između strugotina. Ova karakteristika je posebno važna za napredne poluvodičke uređaje sa smanjenim veličinama.
Međutim, lasersko rezanje također ima neka ograničenja. U poređenju sa rezanjem oštricama, sporije je i skuplje, posebno u velikoj proizvodnji. Osim toga, izbor pravog tipa lasera i optimizacija parametara kako bi se osiguralo efikasno uklanjanje materijala i minimalna zona utjecaja topline može biti izazov za određene materijale i debljine.
Lasersko ablativno rezanje
Tokom laserskog ablacionog rezanja, laserski snop je precizno fokusiran na određeno mesto na površini pločice, a energija lasera se vodi prema unapred određenom šablonu rezanja, postepeno sečeći pločicu do dna. Ovisno o zahtjevima rezanja, ova operacija se izvodi pomoću pulsnog lasera ili lasera s kontinuiranim valovima. Kako bi se spriječilo oštećenje pločice uslijed prekomjernog lokalnog zagrijavanja lasera, rashladna voda se koristi za hlađenje i zaštitu vafla od termičkog oštećenja. U isto vrijeme, rashladna voda također može efikasno ukloniti čestice nastale tokom procesa rezanja, spriječiti kontaminaciju i osigurati kvalitet rezanja.
Lasersko nevidljivo sečenje
Laser se također može fokusirati na prijenos topline u glavno tijelo vafla, metodom nazvanom "nevidljivo lasersko rezanje". Za ovu metodu, toplota lasera stvara praznine u trakama za pisač. Ova oslabljena područja zatim postižu sličan efekat prodiranja lomljenjem kada se oblata rasteže.
▲Glavni proces laserskog nevidljivog rezanja
Nevidljivi proces rezanja je laserski proces unutrašnje apsorpcije, a ne laserska ablacija gdje se laser apsorbira na površini. Kod nevidljivog rezanja koristi se energija laserskog snopa sa talasnom dužinom koja je polutransparentna za materijal podloge pločice. Proces je podijeljen u dva glavna koraka, jedan je proces baziran na laseru, a drugi je proces mehaničkog odvajanja.
▲Laserski snop stvara perforaciju ispod površine pločice, a prednja i stražnja strana nisu zahvaćene | Mreža izvora slike
U prvom koraku, dok laserski snop skenira pločicu, laserski snop se fokusira na određenu tačku unutar pločice, formirajući unutrašnju tačku pucanja. Energija zraka uzrokuje stvaranje niza pukotina u unutrašnjosti, koje se još nisu proširile cijelom debljinom pločice do gornje i donje površine.
▲Poređenje silikonskih pločica debljine 100 μm rezanih metodom oštrice i metodom laserskog nevidljivog rezanja | Mreža izvora slike
U drugom koraku, čip traka na dnu vafla se fizički širi, što uzrokuje vlačno naprezanje u pukotinama unutar pločice, koje se induciraju laserskim procesom u prvom koraku. Ovo naprezanje uzrokuje da se pukotine protežu okomito do gornje i donje površine oblatne, a zatim se oblatna odvaja na strugotine duž ovih reznih točaka. Kod nevidljivog rezanja obično se koristi polu-sečenje ili polu-sečenje sa donje strane da bi se olakšalo odvajanje oblatni na čips ili čips.
Ključne prednosti nevidljivog laserskog rezanja u odnosu na lasersku ablaciju:
• Rashladna tečnost nije potrebna
• Ne stvaraju se ostaci
• Nema zona pogođenih toplotom koje bi mogle oštetiti osjetljiva kola
Plazma rezanje
Plazma rezanje (također poznato kao jetkanje plazmom ili suho jetkanje) je napredna tehnologija rezanja pločica koja koristi reaktivno ionsko jetkanje (RIE) ili duboko reaktivno ionsko jetkanje (DRIE) za odvajanje pojedinačnih čipova od poluvodičkih pločica. Tehnologija postiže rezanje hemijskim uklanjanjem materijala duž unapred određenih linija sečenja pomoću plazme.
Tokom procesa rezanja plazmom, poluvodička pločica se postavlja u vakuumsku komoru, u komoru se uvodi kontrolirana smjesa reaktivnog plina i primjenjuje se električno polje za stvaranje plazme koja sadrži visoku koncentraciju reaktivnih jona i radikala. Ove reaktivne vrste stupaju u interakciju s materijalom pločice i selektivno uklanjaju materijal pločice duž linije pisača kroz kombinaciju kemijske reakcije i fizičkog raspršivanja.
Glavna prednost plazma rezanja je da smanjuje mehanički stres na pločicu i čip i smanjuje potencijalna oštećenja uzrokovana fizičkim kontaktom. Međutim, ovaj proces je složeniji i dugotrajniji od ostalih metoda, posebno kada se radi o debljim pločicama ili materijalima visoke otpornosti na jetkanje, pa je njegova primjena u masovnoj proizvodnji ograničena.
▲Mreža izvora slike
U proizvodnji poluprovodnika, metodu rezanja pločice potrebno je odabrati na osnovu mnogih faktora, uključujući svojstva materijala pločice, veličinu i geometriju čipa, potrebnu preciznost i tačnost, te ukupnu cijenu i efikasnost proizvodnje.
Vrijeme objave: Sep-20-2024