Διάφοροι τύποι διεργασιών για κοπή γκοφρέτας ημιαγωγών με ηλεκτρική ενέργεια

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 γκοφρέτες ημιαγωγών.

Το κλειδί γιαόστιαη κοπή πρέπει να είναι σε θέση να διαχωρίζει μεμονωμένα τσιπ, διασφαλίζοντας ταυτόχρονα ότι οι ευαίσθητες δομές και τα κυκλώματα που είναι ενσωματωμένα στοόστιαδεν είναι κατεστραμμένα. Η επιτυχία ή η αποτυχία της διαδικασίας κοπής δεν επηρεάζει μόνο την ποιότητα διαχωρισμού και την απόδοση του τσιπ, αλλά σχετίζεται επίσης άμεσα με την αποτελεσματικότητα ολόκληρης της διαδικασίας παραγωγής.

640

▲Τρεις συνήθεις τύποι κοπής γκοφρέτας | Πηγή: KLA CHINA
Επί του παρόντος, το κοινόόστιαΟι διαδικασίες κοπής χωρίζονται σε:
Κοπή λεπίδων: χαμηλό κόστος, συνήθως χρησιμοποιείται για παχύτερογκοφρέτες
Κοπή με λέιζερ: υψηλό κόστος, που χρησιμοποιείται συνήθως για γκοφρέτες με πάχος άνω των 30μm
Κοπή πλάσματος: υψηλό κόστος, περισσότεροι περιορισμοί, που χρησιμοποιούνται συνήθως για γκοφρέτες με πάχος μικρότερο από 30μm

Μηχανική κοπή λεπίδας

Η κοπή λεπίδας είναι μια διαδικασία κοπής κατά μήκος της γραμμής κοπής από 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 γκοφρέτες πυριτίου. Ωστόσο, ως μέθοδος μηχανικής κοπής, η κοπή λεπίδας βασίζεται στη φυσική αφαίρεση υλικού, η οποία μπορεί εύκολα να οδηγήσει σε θρυμματισμό ή ράγισμα της άκρης του τσιπ, 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 λεπίδες, η οποία κόβει πλήρως το τεμάχιο εργασίας κόβοντας σε ένα σταθερό υλικό (όπως μια ταινία κοπής).

640 (1)

▲ Μηχανική κοπή λεπίδας-πλήρης κοπή | Δίκτυο πηγής εικόνας

Η μισή κοπή είναι μια μέθοδος επεξεργασίας που δημιουργεί μια αυλάκωση κόβοντας στη μέση του τεμαχίου εργασίας. Με τη συνεχή εκτέλεση της διαδικασίας αυλάκωσης, μπορούν να παραχθούν σημεία σε σχήμα χτένας και βελόνας.

640 (3)

▲ Μηχανική κοπή λεπίδας - μισή κοπή | Δίκτυο πηγής εικόνας

Η διπλή κοπή είναι μια μέθοδος επεξεργασίας που χρησιμοποιεί ένα διπλό πριόνι κοπής με δύο άξονες για την εκτέλεση πλήρους ή μισής κοπής σε δύο γραμμές παραγωγής ταυτόχρονα. Το διπλό πριόνι κοπής έχει δύο άξονες ατράκτου. Μέσω αυτής της διαδικασίας μπορεί να επιτευχθεί υψηλή απόδοση.

640 (4)

▲ Μηχανική κοπή λεπίδας-διπλή κοπή | Δίκτυο πηγής εικόνας

Το Step cut χρησιμοποιεί ένα διπλό πριόνι κοπής με δύο άξονες για την εκτέλεση πλήρους και μισής κοπής σε δύο στάδια. Χρησιμοποιήστε λεπίδες βελτιστοποιημένες για την κοπή του στρώματος καλωδίωσης στην επιφάνεια της γκοφρέτας και λεπίδες βελτιστοποιημένες για το υπόλοιπο μονοκρύσταλλο πυριτίου για να επιτύχετε επεξεργασία υψηλής ποιότητας.

640 (5)
▲ Μηχανική κοπή λεπίδων – κοπή σταδίου | Δίκτυο πηγής εικόνας

Η λοξότμητη κοπή είναι μια μέθοδος επεξεργασίας που χρησιμοποιεί μια λεπίδα με άκρη σχήματος V στη μισοκομμένη άκρη για να κόψει τη γκοφρέτα σε δύο στάδια κατά τη διαδικασία κοπής σταδίου. Η διαδικασία λοξοτομής πραγματοποιείται κατά τη διαδικασία κοπής. Ως εκ τούτου, μπορεί να επιτευχθεί υψηλή αντοχή σε καλούπι και επεξεργασία υψηλής ποιότητας.

640 (2)

▲ Μηχανική κοπή λεπίδων – λοξοτομή | Δίκτυο πηγής εικόνας
Κοπή με λέιζερ

Η κοπή με λέιζερ είναι μια τεχνολογία κοπής πλακιδίων χωρίς επαφή που χρησιμοποιεί μια εστιασμένη δέσμη λέιζερ για να διαχωρίσει μεμονωμένα τσιπ από γκοφρέτες ημιαγωγών. Η δέσμη λέιζερ υψηλής ενέργειας εστιάζει στην επιφάνεια της γκοφρέτας και εξατμίζει ή αφαιρεί υλικό κατά μήκος της προκαθορισμένης γραμμής κοπής μέσω διεργασιών αφαίρεσης ή θερμικής αποσύνθεσης.

640 (6)

▲ Διάγραμμα κοπής με λέιζερ | Πηγή εικόνας: KLA CHINA

Οι τύποι λέιζερ που χρησιμοποιούνται σήμερα ευρέως περιλαμβάνουν τα υπεριώδη λέιζερ, τα υπέρυθρα λέιζερ και τα λέιζερ femtosecond. Μεταξύ αυτών, τα υπεριώδη λέιζερ χρησιμοποιούνται συχνά για ακριβή αφαίρεση εν ψυχρώ 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 ζημιάς στη γκοφρέτα και τα γύρω τσιπάκια της. Τα υπέρυθρα λέιζερ είναι καλύτερα κατάλληλα για παχύτερες γκοφρέτες επειδή μπορούν να διεισδύσουν βαθιά στο υλικό. Τα λέιζερ Femtosecond επιτυγχάνουν υψηλής ακρίβειας και αποτελεσματική αφαίρεση υλικού με σχεδόν αμελητέα μεταφορά θερμότητας μέσω υπερμικρών 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 στη γκοφρέτα, μειώνοντας τα προβλήματα κατακερματισμού και ρωγμών που είναι κοινά στη μηχανική κοπή. Αυτό το χαρακτηριστικό καθιστά την κοπή με λέιζερ ιδιαίτερα κατάλληλη για την επεξεργασία εύθραυστων ή εξαιρετικά λεπτών πλακών, ειδικά εκείνων με πολύπλοκες δομές ή λεπτά χαρακτηριστικά.

640

▲ Διάγραμμα κοπής με λέιζερ | Δίκτυο πηγής εικόνας

Επιπλέον, η υψηλή ακρίβεια και ακρίβεια της κοπής με λέιζερ του επιτρέπει να εστιάζει τη δέσμη λέιζερ σε εξαιρετικά μικρό μέγεθος σημείου, να υποστηρίζει πολύπλοκα σχέδια κοπής και να επιτυγχάνει 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 επίσης ορισμένους περιορισμούς. Σε σύγκριση με την κοπή με λεπίδες, είναι πιο αργή και ακριβότερη, ειδικά σε μεγάλης κλίμακας παραγωγή. Επιπλέον, η επιλογή του σωστού τύπου λέιζερ και η βελτιστοποίηση των παραμέτρων για τη διασφάλιση της αποτελεσματικής αφαίρεσης υλικού και της ελάχιστης ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα μπορεί να είναι δύσκολη για ορισμένα υλικά και πάχη.

Κοπή αφαίρεσης με λέιζερ

Κατά τη διάρκεια της κοπής με αφαίρεση με λέιζερ, η δέσμη λέιζερ εστιάζει με ακρίβεια σε μια καθορισμένη θέση στην επιφάνεια του πλακιδίου και η ενέργεια του λέιζερ καθοδηγείται σύμφωνα με ένα προκαθορισμένο σχέδιο κοπής, κόβοντας σταδιακά τη γκοφρέτα προς τον πυθμένα. Ανάλογα με τις απαιτήσεις κοπής, αυτή η λειτουργία εκτελείται χρησιμοποιώντας παλμικό λέιζερ ή λέιζερ συνεχούς κύματος. Προκειμένου να αποφευχθεί η ζημιά στη γκοφρέτα λόγω της υπερβολικής τοπικής θέρμανσης του λέιζερ, χρησιμοποιείται νερό ψύξης για να κρυώσει και να προστατεύσει τη γκοφρέτα από θερμική βλάβη. Ταυτόχρονα, το νερό ψύξης μπορεί επίσης να αφαιρέσει αποτελεσματικά τα σωματίδια που δημιουργούνται κατά τη διαδικασία κοπής, να αποτρέψει τη μόλυνση και να εξασφαλίσει την ποιότητα κοπής.

Αόρατη κοπή με λέιζερ

Το λέιζερ μπορεί επίσης να εστιαστεί για να μεταφέρει θερμότητα στο κύριο σώμα της γκοφρέτας, μια μέθοδος που ονομάζεται «αόρατη κοπή με λέιζερ». Για αυτή τη μέθοδο, η θερμότητα από το λέιζερ δημιουργεί κενά στις λωρίδες γραφής. Αυτές οι εξασθενημένες περιοχές επιτυγχάνουν στη συνέχεια ένα παρόμοιο αποτέλεσμα διείσδυσης σπάζοντας όταν η γκοφρέτα τεντώνεται.

640 (8)(1)(1)

▲Κύρια διαδικασία αόρατης κοπής με λέιζερ

Η διαδικασία αόρατης κοπής είναι μια διαδικασία λέιζερ εσωτερικής απορρόφησης, αντί για αφαίρεση με λέιζερ όπου το λέιζερ απορροφάται στην επιφάνεια. Με αόρατη κοπή, χρησιμοποιείται ενέργεια δέσμης λέιζερ με μήκος κύματος που είναι ημιδιαφανές από το υλικό του υποστρώματος του πλακιδίου. Η διαδικασία χωρίζεται σε δύο κύρια στάδια, το ένα είναι μια διαδικασία που βασίζεται σε λέιζερ και το άλλο είναι μια διαδικασία μηχανικού διαχωρισμού.

640 (9)

▲Η δέσμη λέιζερ δημιουργεί 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 τη γκοφρέτα, η δέσμη λέιζερ εστιάζει σε ένα συγκεκριμένο σημείο μέσα στη γκοφρέτα, σχηματίζοντας ένα σημείο ρωγμής στο εσωτερικό της. Η ενέργεια της δέσμης προκαλεί τη δημιουργία μιας σειράς ρωγμών στο εσωτερικό, οι οποίες δεν έχουν επεκταθεί ακόμη σε όλο το πάχος της γκοφρέτας στην επάνω και στην κάτω επιφάνεια.

640 (7)

▲Σύγκριση γκοφρέτων πυριτίου πάχους 100μm που κόβονται με μέθοδο λεπίδας και μέθοδο αόρατης κοπής με λέιζερ | Δίκτυο πηγής εικόνας

Στο δεύτερο βήμα, η ταινία τσιπ στο κάτω μέρος της πλάκας διαστέλλεται φυσικά, γεγονός που προκαλεί τάση εφελκυσμού στις ρωγμές μέσα στη γκοφρέτα, οι οποίες προκαλούνται στη διαδικασία λέιζερ στο πρώτο βήμα. Αυτή η τάση αναγκάζει τις ρωγμές να επεκταθούν κατακόρυφα στην άνω και κάτω επιφάνεια της γκοφρέτας και στη συνέχεια να χωρίσουν τη γκοφρέτα σε ροκανίδια κατά μήκος αυτών των σημείων κοπής. Στην αόρατη κοπή, η μισή κοπή ή η μισή κοπή από την κάτω πλευρά χρησιμοποιείται συνήθως για να διευκολυνθεί ο διαχωρισμός των γκοφρετών σε τσιπς ή τσιπς.

Βασικά πλεονεκτήματα της αόρατης κοπής με λέιζερ έναντι της αφαίρεσης με λέιζερ:
• Δεν απαιτείται ψυκτικό υγρό
• Δεν δημιουργούνται συντρίμμια
• Δεν υπάρχουν ζώνες που επηρεάζονται από τη θερμότητα που θα μπορούσαν να καταστρέψουν τα ευαίσθητα κυκλώματα

Κοπή πλάσματος
Η κοπή πλάσματος (γνωστή και ως χάραξη πλάσματος ή ξηρή χάραξη) είναι μια προηγμένη τεχνολογία κοπής γκοφρέτας που χρησιμοποιεί χάραξη αντιδραστικών ιόντων (RIE) ή χάραξη βαθιάς αντίδρασης ιόντων (DRIE) για τον διαχωρισμό μεμονωμένων τσιπ από γκοφρέτες ημιαγωγών. Η τεχνολογία επιτυγχάνει κοπή με χημική αφαίρεση υλικού κατά μήκος προκαθορισμένων γραμμών κοπής χρησιμοποιώντας πλάσμα.

Κατά τη διαδικασία κοπής πλάσματος, η γκοφρέτα ημιαγωγών τοποθετείται σε θάλαμο κενού, ένα ελεγχόμενο αντιδραστικό μίγμα αερίων εισάγεται στον θάλαμο και εφαρμόζεται ηλεκτρικό πεδίο για να δημιουργηθεί ένα πλάσμα που περιέχει υψηλή συγκέντρωση αντιδρώντων ιόντων και ριζών. Αυτά τα αντιδρώντα είδη αλληλεπιδρούν με το υλικό γκοφρέτας και αφαιρούν επιλεκτικά το υλικό του πλακιδίου κατά μήκος της γραμμής γραφής μέσω ενός συνδυασμού χημικής αντίδρασης και φυσικής ψεκασμού.

Το κύριο πλεονέκτημα της κοπής με πλάσμα είναι ότι μειώνει τη μηχανική καταπόνηση στη γκοφρέτα και το τσιπ και μειώνει την πιθανή ζημιά που προκαλείται από τη φυσική επαφή. Ωστόσο, αυτή η διαδικασία είναι πιο περίπλοκη και χρονοβόρα από άλλες μεθόδους, ειδικά όταν πρόκειται για παχύτερες γκοφρέτες ή υλικά με υψηλή αντοχή στη χάραξη, επομένως η εφαρμογή της στη μαζική παραγωγή είναι περιορισμένη.

640 (10)(1)

▲Δίκτυο πηγής εικόνας

Στην κατασκευή ημιαγωγών, η μέθοδος κοπής γκοφρέτας πρέπει να επιλέγεται με βάση πολλούς παράγοντες, συμπεριλαμβανομένων των ιδιοτήτων του υλικού της γκοφρέτας, του μεγέθους και της γεωμετρίας του τσιπ, της απαιτούμενης ακρίβειας και ακρίβειας και του συνολικού κόστους και απόδοσης παραγωγής.


Ώρα δημοσίευσης: Σεπ-20-2024
WhatsApp Online Chat!