ΟστιαΗ κοπή είναι ένας από τους σημαντικούς κρίκους στην παραγωγή ημιαγωγών ισχύος. Αυτό το βήμα έχει σχεδιαστεί για να διαχωρίζει με ακρίβεια μεμονωμένα ολοκληρωμένα κυκλώματα ή τσιπ από πλακίδια ημιαγωγών.
Το κλειδί γιαόστιαη κοπή είναι να είναι δυνατή η διαχωρισμός μεμονωμένων τσιπ, διασφαλίζοντας παράλληλα ότι οι ευαίσθητες δομές και τα κυκλώματα που είναι ενσωματωμένα στοόστιαδεν καταστρέφονται. Η επιτυχία ή η αποτυχία της διαδικασίας κοπής όχι μόνο επηρεάζει την ποιότητα διαχωρισμού και την απόδοση του τσιπ, αλλά σχετίζεται άμεσα και με την αποτελεσματικότητα ολόκληρης της παραγωγικής διαδικασίας.
▲Τρεις συνηθισμένοι τύποι κοπής πλακιδίων | Πηγή: KLA CHINA
Αυτή τη στιγμή, το κοινόόστιαΟι διαδικασίες κοπής χωρίζονται σε:
Κοπή με λεπίδα: χαμηλό κόστος, συνήθως χρησιμοποιείται για πιο χοντράγκοφρέτες
Κοπή με λέιζερ: υψηλό κόστος, συνήθως χρησιμοποιείται για πλακίδια πάχους μεγαλύτερου από 30μm
Κοπή με πλάσμα: υψηλό κόστος, περισσότεροι περιορισμοί, συνήθως χρησιμοποιείται για πλακίδια με πάχος μικρότερο από 30μm
Μηχανική κοπή με λεπίδα
Η κοπή με λεπίδα είναι μια διαδικασία κοπής κατά μήκος της γραμμής χάραξης με έναν περιστρεφόμενο δίσκο λείανσης υψηλής ταχύτητας (λεπίδα). Η λεπίδα είναι συνήθως κατασκευασμένη από λειαντικό ή εξαιρετικά λεπτό διαμαντένιο υλικό, κατάλληλο για κοπή ή αυλάκωση σε πλακίδια πυριτίου. Ωστόσο, ως μηχανική μέθοδος κοπής, η κοπή με λεπίδα βασίζεται στην αφαίρεση φυσικού υλικού, η οποία μπορεί εύκολα να οδηγήσει σε ξεφλούδισμα ή ράγισμα της άκρης του ξεφλουδίσματος, επηρεάζοντας έτσι την ποιότητα του προϊόντος και μειώνοντας την απόδοση.
Η ποιότητα του τελικού προϊόντος που παράγεται από τη μηχανική διαδικασία πριονίσματος επηρεάζεται από πολλαπλές παραμέτρους, όπως η ταχύτητα κοπής, το πάχος της λεπίδας, η διάμετρος της λεπίδας και η ταχύτητα περιστροφής της λεπίδας.
Η πλήρης κοπή είναι η πιο βασική μέθοδος κοπής με λεπίδα, η οποία κόβει πλήρως το τεμάχιο εργασίας κόβοντας σε ένα σταθερό υλικό (όπως μια ταινία κοπής).
▲ Μηχανική κοπή λεπίδας - πλήρης κοπή | Δίκτυο πηγών εικόνας
Η μισή κοπή είναι μια μέθοδος επεξεργασίας που παράγει μια αυλάκωση κόβοντας μέχρι τη μέση του τεμαχίου εργασίας. Με τη συνεχή εκτέλεση της διαδικασίας αυλάκωσης, μπορούν να παραχθούν αιχμές σε σχήμα χτένας και βελόνας.
▲ Μηχανική κοπή λεπίδας - μισή κοπή | Δίκτυο πηγών εικόνας
Η διπλή κοπή είναι μια μέθοδος επεξεργασίας που χρησιμοποιεί ένα πριόνι διπλής κοπής με δύο άξονες για την εκτέλεση πλήρων ή μισών κοπών σε δύο γραμμές παραγωγής ταυτόχρονα. Το πριόνι διπλής κοπής έχει δύο άξονες άξονα. Μέσω αυτής της διαδικασίας μπορεί να επιτευχθεί υψηλή απόδοση.
▲ Μηχανική κοπή με λεπίδα - διπλή κοπή | Δίκτυο πηγών εικόνας
Η σταδιακή κοπή χρησιμοποιεί ένα διπλό πριόνι κοπής με δύο άξονες για την εκτέλεση πλήρων και μισών κοπών σε δύο στάδια. Χρησιμοποιήστε λεπίδες βελτιστοποιημένες για την κοπή του στρώματος καλωδίωσης στην επιφάνεια του πλακιδίου και λεπίδες βελτιστοποιημένες για τον υπόλοιπο μονοκρύσταλλο πυριτίου για την επίτευξη επεξεργασίας υψηλής ποιότητας.
▲ Μηχανική κοπή με λεπίδα – σταδιακή κοπή | Δίκτυο πηγών εικόνας
Η κοπή με λοξοτομή είναι μια μέθοδος επεξεργασίας που χρησιμοποιεί μια λεπίδα με άκρη σχήματος V στην ημικομμένη άκρη για να κόψει το πλακίδιο σε δύο στάδια κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σταδιακής κοπής. Η διαδικασία λοξοτομής εκτελείται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κοπής. Επομένως, μπορεί να επιτευχθεί υψηλή αντοχή καλουπιού και επεξεργασία υψηλής ποιότητας.
▲ Μηχανική κοπή με λεπίδα – κοπή με λοξοτομή | Δίκτυο πηγών εικόνας
Κοπή με λέιζερ
Η κοπή με λέιζερ είναι μια τεχνολογία κοπής πλακιδίων χωρίς επαφή που χρησιμοποιεί μια εστιασμένη δέσμη λέιζερ για τον διαχωρισμό μεμονωμένων τσιπ από πλακίδια ημιαγωγών. Η δέσμη λέιζερ υψηλής ενέργειας εστιάζεται στην επιφάνεια του πλακιδίου και εξατμίζει ή αφαιρεί υλικό κατά μήκος της προκαθορισμένης γραμμής κοπής μέσω διαδικασιών αφαίρεσης ή θερμικής αποσύνθεσης.
▲ Διάγραμμα κοπής με λέιζερ | Πηγή εικόνας: KLA CHINA
Οι τύποι λέιζερ που χρησιμοποιούνται ευρέως σήμερα περιλαμβάνουν υπεριώδη λέιζερ, υπέρυθρα λέιζερ και φεμτοδευτερολέπτα λέιζερ. Μεταξύ αυτών, τα υπεριώδη λέιζερ χρησιμοποιούνται συχνά για ακριβή ψυχρή αφαίρεση λόγω της υψηλής ενέργειας φωτονίων τους, και η ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα είναι εξαιρετικά μικρή, γεγονός που μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά τον κίνδυνο θερμικής βλάβης στο πλακίδιο και τα γύρω τσιπ. Τα υπέρυθρα λέιζερ είναι πιο κατάλληλα για παχύτερα πλακίδια επειδή μπορούν να διεισδύσουν βαθιά στο υλικό. Τα φεμτοδευτερολέπτα λέιζερ επιτυγχάνουν υψηλής ακρίβειας και αποτελεσματική αφαίρεση υλικού με σχεδόν αμελητέα μεταφορά θερμότητας μέσω εξαιρετικά σύντομων παλμών φωτός.
Η κοπή με λέιζερ έχει σημαντικά πλεονεκτήματα σε σχέση με την παραδοσιακή κοπή με λεπίδες. Πρώτον, ως διαδικασία χωρίς επαφή, η κοπή με λέιζερ δεν απαιτεί φυσική πίεση στο πλακίδιο, μειώνοντας τα προβλήματα θρυμματισμού και ρωγμών που είναι συνηθισμένα στη μηχανική κοπή. Αυτό το χαρακτηριστικό καθιστά την κοπή με λέιζερ ιδιαίτερα κατάλληλη για την επεξεργασία εύθραυστων ή εξαιρετικά λεπτών πλακιδίων, ειδικά εκείνων με σύνθετες δομές ή λεπτά χαρακτηριστικά.
▲ Διάγραμμα κοπής με λέιζερ | Δίκτυο πηγών εικόνας
Επιπλέον, η υψηλή ακρίβεια και η ακρίβεια της κοπής με λέιζερ της επιτρέπουν να εστιάζει τη δέσμη λέιζερ σε ένα εξαιρετικά μικρό μέγεθος κηλίδας, να υποστηρίζει πολύπλοκα μοτίβα κοπής και να επιτυγχάνει τον διαχωρισμό της ελάχιστης απόστασης μεταξύ των τσιπ. Αυτό το χαρακτηριστικό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για προηγμένες συσκευές ημιαγωγών με συρρικνούμενα μεγέθη.
Ωστόσο, η κοπή με λέιζερ έχει και ορισμένους περιορισμούς. Σε σύγκριση με την κοπή με λεπίδα, είναι πιο αργή και πιο ακριβή, ειδικά σε μεγάλης κλίμακας παραγωγή. Επιπλέον, η επιλογή του σωστού τύπου λέιζερ και η βελτιστοποίηση των παραμέτρων για να διασφαλιστεί η αποτελεσματική αφαίρεση υλικού και η ελάχιστη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα μπορεί να είναι δύσκολη για ορισμένα υλικά και πάχη.
Κοπή με λέιζερ
Κατά την κοπή με λέιζερ, η δέσμη λέιζερ εστιάζεται με ακρίβεια σε μια καθορισμένη θέση στην επιφάνεια του πλακιδίου και η ενέργεια του λέιζερ καθοδηγείται σύμφωνα με ένα προκαθορισμένο μοτίβο κοπής, κόβοντας σταδιακά το πλακίδιο προς τα κάτω. Ανάλογα με τις απαιτήσεις κοπής, αυτή η λειτουργία εκτελείται χρησιμοποιώντας παλμικό λέιζερ ή λέιζερ συνεχούς κύματος. Προκειμένου να αποφευχθεί η ζημιά στο πλακίδιο λόγω υπερβολικής τοπικής θέρμανσης του λέιζερ, χρησιμοποιείται νερό ψύξης για την ψύξη και την προστασία του πλακιδίου από θερμικές βλάβες. Ταυτόχρονα, το νερό ψύξης μπορεί επίσης να αφαιρέσει αποτελεσματικά τα σωματίδια που παράγονται κατά τη διαδικασία κοπής, να αποτρέψει τη μόλυνση και να διασφαλίσει την ποιότητα κοπής.
Αόρατη κοπή με λέιζερ
Το λέιζερ μπορεί επίσης να εστιαστεί για να μεταφέρει θερμότητα στο κύριο σώμα του πλακιδίου, μια μέθοδος που ονομάζεται «αόρατη κοπή με λέιζερ». Για αυτήν τη μέθοδο, η θερμότητα από το λέιζερ δημιουργεί κενά στις λωρίδες χάραξης. Αυτές οι εξασθενημένες περιοχές επιτυγχάνουν στη συνέχεια ένα παρόμοιο αποτέλεσμα διείσδυσης σπάζοντας όταν το πλακίδιο τεντώνεται.
▲Κύρια διαδικασία αόρατης κοπής με λέιζερ
Η αόρατη διαδικασία κοπής είναι μια διαδικασία εσωτερικής απορρόφησης με λέιζερ, αντί για αφαίρεση με λέιζερ όπου το λέιζερ απορροφάται στην επιφάνεια. Με την αόρατη κοπή, χρησιμοποιείται ενέργεια δέσμης λέιζερ με μήκος κύματος που είναι ημιδιαφανές στο υλικό υποστρώματος της πλακέτας. Η διαδικασία χωρίζεται σε δύο κύρια βήματα, το ένα είναι μια διαδικασία που βασίζεται σε λέιζερ και το άλλο είναι μια διαδικασία μηχανικού διαχωρισμού.
▲Η δέσμη λέιζερ δημιουργεί μια διάτρηση κάτω από την επιφάνεια του πλακιδίου και η μπροστινή και η πίσω πλευρά δεν επηρεάζονται | Δίκτυο πηγής εικόνας
Στο πρώτο βήμα, καθώς η δέσμη λέιζερ σαρώνει το πλακίδιο, εστιάζει σε ένα συγκεκριμένο σημείο μέσα στο πλακίδιο, σχηματίζοντας ένα σημείο ρωγμής στο εσωτερικό του. Η ενέργεια της δέσμης προκαλεί το σχηματισμό μιας σειράς ρωγμών στο εσωτερικό, οι οποίες δεν έχουν ακόμη επεκταθεί σε όλο το πάχος του πλακιδίου στις άνω και κάτω επιφάνειες.
▲Σύγκριση πλακιδίων πυριτίου πάχους 100μm που κόβονται με τη μέθοδο λεπίδας και με τη μέθοδο αόρατης κοπής με λέιζερ | Δίκτυο πηγής εικόνας
Στο δεύτερο βήμα, η ταινία τσιπ στο κάτω μέρος της πλακέτας διαστέλλεται φυσικά, γεγονός που προκαλεί εφελκυστική τάση στις ρωγμές στο εσωτερικό της πλακέτας, οι οποίες προκαλούνται κατά τη διαδικασία λέιζερ στο πρώτο βήμα. Αυτή η τάση προκαλεί την κάθετη επέκταση των ρωγμών στις άνω και κάτω επιφάνειες της πλακέτας και στη συνέχεια τον διαχωρισμό της πλακέτας σε τσιπς κατά μήκος αυτών των σημείων κοπής. Στην αόρατη κοπή, η μισή κοπή ή η μισή κοπή στην κάτω πλευρά χρησιμοποιείται συνήθως για να διευκολυνθεί ο διαχωρισμός των πλακιδίων σε τσιπς ή τσιπς.
Βασικά πλεονεκτήματα της αόρατης κοπής με λέιζερ έναντι της αφαίρεσης με λέιζερ:
• Δεν απαιτείται ψυκτικό υγρό. • Δεν απαιτείται ψυκτικό υγρό.
• Δεν δημιουργούνται υπολείμματα
• Δεν υπάρχουν ζώνες που επηρεάζονται από τη θερμότητα και θα μπορούσαν να προκαλέσουν ζημιά σε ευαίσθητα κυκλώματα
Κοπή με πλάσμα
Η κοπή με πλάσμα (γνωστή και ως χάραξη με πλάσμα ή ξηρή χάραξη) είναι μια προηγμένη τεχνολογία κοπής πλακιδίων που χρησιμοποιεί χάραξη με αντιδραστικά ιόντα (RIE) ή βαθιά χάραξη με αντιδραστικά ιόντα (DRIE) για τον διαχωρισμό μεμονωμένων τσιπ από πλακίδια ημιαγωγών. Η τεχνολογία επιτυγχάνει κοπή αφαιρώντας χημικά υλικό κατά μήκος προκαθορισμένων γραμμών κοπής χρησιμοποιώντας πλάσμα.
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κοπής με πλάσμα, η ημιαγωγική πλάκα τοποθετείται σε θάλαμο κενού, εισάγεται στον θάλαμο ένα ελεγχόμενο αντιδραστικό μείγμα αερίων και εφαρμόζεται ηλεκτρικό πεδίο για τη δημιουργία πλάσματος που περιέχει υψηλή συγκέντρωση αντιδραστικών ιόντων και ριζών. Αυτά τα αντιδραστικά είδη αλληλεπιδρούν με το υλικό της πλάκας και απομακρύνουν επιλεκτικά το υλικό της πλάκας κατά μήκος της γραμμής χάραξης μέσω ενός συνδυασμού χημικής αντίδρασης και φυσικού ψεκασμού.
Το κύριο πλεονέκτημα της κοπής με πλάσμα είναι ότι μειώνει τη μηχανική καταπόνηση στην πλακέτα και το τσιπ και τις πιθανές ζημιές που προκαλούνται από τη φυσική επαφή. Ωστόσο, αυτή η διαδικασία είναι πιο περίπλοκη και χρονοβόρα από άλλες μεθόδους, ειδικά όταν πρόκειται για παχύτερες πλακέτες ή υλικά με υψηλή αντοχή στη χάραξη, επομένως η εφαρμογή της στη μαζική παραγωγή είναι περιορισμένη.
▲Δίκτυο πηγής εικόνας
Στην κατασκευή ημιαγωγών, η μέθοδος κοπής πλακιδίων πρέπει να επιλέγεται με βάση πολλούς παράγοντες, όπως οι ιδιότητες του υλικού των πλακιδίων, το μέγεθος και η γεωμετρία του τσιπ, η απαιτούμενη ακρίβεια και ορθότητα, καθώς και το συνολικό κόστος και αποδοτικότητα παραγωγής.
Ώρα δημοσίευσης: 20 Σεπτεμβρίου 2024