Hòstiael tall és un dels enllaços importants en la producció de semiconductors de potència. Aquest pas està dissenyat per separar amb precisió els circuits integrats individuals o xips de les hòsties de semiconductors.
La clau dehòstiaEl tall consisteix a poder separar encenalls individuals alhora que s'assegura que les delicades estructures i circuits incrustats alhòstiano estan danyats. L'èxit o el fracàs del procés de tall no només afecta la qualitat de separació i el rendiment de l'encenall, sinó que també està directament relacionat amb l'eficiència de tot el procés de producció.
▲Tres tipus comuns de tall d'hòsties | Font: KLA CHINA
Actualment, el comúhòstiaEls processos de tall es divideixen en:
Tall de fulla: baix cost, normalment s'utilitza per a més gruixudeshòsties
Tall per làser: alt cost, normalment utilitzat per a hòsties amb un gruix de més de 30μm
Tall de plasma: alt cost, més restriccions, normalment s'utilitza per a hòsties amb un gruix inferior a 30 μm
Tall de fulla mecànica
El tall de fulla és un procés de tall al llarg de la línia de traçat mitjançant un disc de mòlta giratori d'alta velocitat (fulla). La fulla sol estar feta de material de diamant abrasiu o ultra prim, adequat per tallar o ranurar en hòsties de silici. No obstant això, com a mètode de tall mecànic, el tall de la fulla depèn de l'eliminació física del material, que pot provocar fàcilment estelles o esquerdes de la vora de l'encenall, afectant així la qualitat del producte i reduint el rendiment.
La qualitat del producte final produït pel procés de serrat mecànic es veu afectada per múltiples paràmetres, com ara la velocitat de tall, el gruix de la fulla, el diàmetre de la fulla i la velocitat de rotació de la fulla.
El tall complet és el mètode de tall de fulla més bàsic, que talla completament la peça tallant a un material fix (com ara una cinta de tallar).
▲ Tall de fulla mecànica-tall complet | Xarxa d'origen de la imatge
El mig tall és un mètode de processament que produeix una ranura tallant al centre de la peça. Realitzant contínuament el procés de ranurat, es poden produir punts en forma de pinta i agulla.
▲ Tall mecànic de fulla de tall mig | Xarxa d'origen de la imatge
El doble tall és un mètode de processament que utilitza una serra de doble tall amb dos eixos per realitzar talls complets o mitjans en dues línies de producció alhora. La serra de doble tall té dos eixos de cargol. Amb aquest procés es pot aconseguir un alt rendiment.
▲ Tall de fulla mecànica-doble tall | Xarxa d'origen de la imatge
El tall de pas utilitza una serra de doble tall amb dos eixos per realitzar talls complets i mitjans en dues etapes. Utilitzeu fulles optimitzades per tallar la capa de cablejat a la superfície de l'hòstia i fulles optimitzades per al monocristall de silici restant per aconseguir un processament d'alta qualitat.
▲ Tall mecànic de fulla – tall esglaonat | Xarxa d'origen de la imatge
El tall en bisell és un mètode de processament que utilitza una fulla amb una vora en forma de V a la vora mig tallada per tallar l'hòstia en dues etapes durant el procés de tall pas a pas. El procés de xamfranat es realitza durant el procés de tall. Per tant, es pot aconseguir una gran resistència del motlle i un processament d'alta qualitat.
▲ Tall mecànic amb fulla – tall en bisell | Xarxa d'origen de la imatge
Tall per làser
El tall per làser és una tecnologia de tall d'hòsties sense contacte que utilitza un feix làser enfocat per separar els xips individuals de les hòsties de semiconductors. El feix làser d'alta energia es centra a la superfície de l'hòstia i s'evapora o elimina el material al llarg de la línia de tall predeterminada mitjançant processos d'ablació o descomposició tèrmica.
▲ Diagrama de tall per làser | Font de la imatge: KLA CHINA
Els tipus de làsers que s'utilitzen àmpliament actualment inclouen làsers ultraviolats, làsers infrarojos i làsers de femtosegons. Entre ells, els làsers ultraviolats s'utilitzen sovint per a una ablació en fred precisa a causa de la seva alta energia fotogràfica, i la zona afectada per la calor és extremadament petita, cosa que pot reduir eficaçment el risc de danys tèrmics a l'hòstia i els xips que l'envolten. Els làsers infrarojos són més adequats per a hòsties més gruixudes perquè poden penetrar profundament en el material. Els làsers femtosegons aconsegueixen una eliminació de material d'alta precisió i eficàcia amb una transferència de calor gairebé insignificant mitjançant polsos de llum ultracurts.
El tall per làser té avantatges significatius respecte al tall de fulla tradicional. En primer lloc, com a procés sense contacte, el tall per làser no requereix pressió física sobre l'hòstia, reduint els problemes de fragmentació i esquerdes habituals en el tall mecànic. Aquesta característica fa que el tall per làser sigui especialment adequat per processar hòsties fràgils o ultra fines, especialment aquelles amb estructures complexes o característiques fines.
▲ Diagrama de tall per làser | Xarxa d'origen de la imatge
A més, l'alta precisió i precisió del tall làser li permet enfocar el feix làser a una mida de punt extremadament petita, suportar patrons de tall complexos i aconseguir la separació de l'espai mínim entre encenalls. Aquesta característica és especialment important per als dispositius avançats de semiconductors amb mides reduïdes.
Tanmateix, el tall per làser també té algunes limitacions. En comparació amb el tall de fulles, és més lent i més car, especialment en la producció a gran escala. A més, triar el tipus de làser adequat i optimitzar els paràmetres per garantir una eliminació eficient del material i una zona mínima afectada per la calor pot ser un repte per a determinats materials i gruixos.
Tall per ablació làser
Durant el tall d'ablació làser, el feix làser es centra amb precisió en una ubicació especificada a la superfície de l'hòstia, i l'energia làser es guia segons un patró de tall predeterminat, tallant gradualment l'hòstia fins a la part inferior. Segons les necessitats de tall, aquesta operació es realitza mitjançant un làser polsat o un làser d'ona contínua. Per evitar danys a l'hòstia a causa de l'escalfament local excessiu del làser, s'utilitza aigua de refrigeració per refredar i protegir l'hòstia dels danys tèrmics. Al mateix temps, l'aigua de refrigeració també pot eliminar eficaçment les partícules generades durant el procés de tall, evitar la contaminació i garantir la qualitat del tall.
Tall invisible per làser
El làser també es pot enfocar per transferir calor al cos principal de l'hòstia, un mètode anomenat "tall per làser invisible". Per a aquest mètode, la calor del làser crea buits als carrils d'escriptura. Aquestes àrees debilitades aconsegueixen llavors un efecte de penetració similar en trencar-se quan l'hòstia s'estira.
▲ Procés principal de tall invisible per làser
El procés de tall invisible és un procés làser d'absorció interna, en lloc d'ablació làser on el làser s'absorbeix a la superfície. Amb un tall invisible, s'utilitza energia del raig làser amb una longitud d'ona que és semitransparent al material del substrat de l'hòstia. El procés es divideix en dos passos principals, un és un procés basat en làser i l'altre és un procés de separació mecànica.
▲ El raig làser crea una perforació per sota de la superfície de l'hòstia, i els costats frontal i posterior no es veuen afectats | Xarxa d'origen de la imatge
En el primer pas, a mesura que el feix làser escaneja l'hòstia, el feix làser se centra en un punt específic dins de l'hòstia, formant un punt d'esquerda a l'interior. L'energia del feix fa que es formin una sèrie d'esquerdes a l'interior, que encara no s'han estès per tot el gruix de l'hòstia fins a les superfícies superior i inferior.
▲ Comparació de hòsties de silici de 100 μm de gruix tallades pel mètode de la fulla i el mètode de tall invisible per làser | Xarxa d'origen de la imatge
En el segon pas, la cinta de xip a la part inferior de l'hòstia s'expandeix físicament, la qual cosa provoca una tensió de tracció a les esquerdes de l'interior de l'hòstia, que s'indueixen en el procés làser en el primer pas. Aquesta tensió fa que les esquerdes s'estengui verticalment a les superfícies superior i inferior de l'hòstia, i després separin l'hòstia en estelles al llarg d'aquests punts de tall. En el tall invisible, s'acostuma a utilitzar el mig tall o el mig tall de la part inferior per facilitar la separació de les hòsties en estelles o encenalls.
Avantatges clau del tall per làser invisible sobre l'ablació làser:
• No requereix refrigerant
• No es generen restes
• No hi ha zones afectades per la calor que puguin danyar circuits sensibles
Tall de plasma
El tall per plasma (també conegut com a gravat per plasma o gravat en sec) és una tecnologia avançada de tall d'hòsties que utilitza gravat d'ions reactius (RIE) o gravat d'ions reactius profunds (DRIE) per separar xips individuals de les hòsties de semiconductors. La tecnologia aconsegueix el tall eliminant químicament el material al llarg de línies de tall predeterminades mitjançant plasma.
Durant el procés de tall per plasma, l'hòstia semiconductors es col·loca en una cambra de buit, s'introdueix una barreja de gasos reactius controlats a la cambra i s'aplica un camp elèctric per generar un plasma que conté una alta concentració d'ions reactius i radicals. Aquestes espècies reactives interaccionen amb el material de l'hòstia i eliminen selectivament el material de l'hòstia al llarg de la línia de traçat mitjançant una combinació de reacció química i pulverització física.
El principal avantatge del tall per plasma és que redueix l'estrès mecànic a l'hòstia i el xip i redueix els danys potencials causats pel contacte físic. No obstant això, aquest procés és més complex i consumeix més temps que altres mètodes, especialment quan es tracta d'hòsties més gruixudes o materials amb alta resistència al gravat, de manera que la seva aplicació en la producció en massa és limitada.
▲ Xarxa d'origen de la imatge
En la fabricació de semiconductors, el mètode de tall d'hòsties s'ha de seleccionar en funció de molts factors, incloses les propietats del material de l'hòstia, la mida i la geometria de l'encenall, la precisió i exactitud requerides i el cost i l'eficiència de producció globals.
Hora de publicació: 20-set-2024