ObleaEl corte es uno de los eslabones importantes en la producción de semiconductores de potencia. Este paso está diseñado para separar con precisión circuitos integrados o chips individuales de obleas semiconductoras.
La clave paraobleaEl corte es poder separar chips individuales y al mismo tiempo garantizar que las delicadas estructuras y circuitos incrustados en elobleano están dañados. El éxito o fracaso del proceso de corte no sólo afecta a la calidad de separación y al rendimiento de la viruta, sino que también está directamente relacionado con la eficiencia de todo el proceso productivo.
▲Tres tipos comunes de corte de obleas | Fuente: KLA CHINA
Actualmente, el comúnobleaLos procesos de corte se dividen en:
Corte con cuchilla: de bajo coste, normalmente se utiliza para cortes más gruesos.obleas
Corte por láser: coste elevado, habitualmente utilizado para obleas con un espesor superior a 30μm
Corte por plasma: alto coste, más restricciones, habitualmente utilizado para obleas con un espesor inferior a 30μm
Corte mecánico con cuchilla
El corte con cuchilla es un proceso de corte a lo largo de la línea de trazado mediante un disco abrasivo giratorio de alta velocidad (cuchilla). La hoja suele estar hecha de material de diamante abrasivo o ultrafino, adecuado para cortar o ranurar obleas de silicio. Sin embargo, como método de corte mecánico, el corte con cuchilla se basa en la eliminación física del material, lo que puede provocar fácilmente que el borde de la viruta se astille o se agriete, afectando así la calidad del producto y reduciendo el rendimiento.
La calidad del producto final producido por el proceso de aserrado mecánico se ve afectada por múltiples parámetros, incluida la velocidad de corte, el grosor de la hoja, el diámetro de la hoja y la velocidad de rotación de la hoja.
El corte completo es el método de corte con cuchilla más básico, que corta completamente la pieza de trabajo cortando hasta un material fijo (como una cinta de corte).
▲ Corte mecánico con cuchilla: corte completo | Red de origen de imágenes
El medio corte es un método de procesamiento que produce una ranura cortando hasta la mitad de la pieza de trabajo. Al realizar continuamente el proceso de ranurado, se pueden producir puntas en forma de peine y aguja.
▲ Corte mecánico con cuchilla-medio corte | Red de origen de imágenes
El corte doble es un método de procesamiento que utiliza una sierra de corte doble con dos husillos para realizar cortes completos o medios cortes en dos líneas de producción al mismo tiempo. La sierra tronzadora doble tiene dos ejes. Se puede lograr un alto rendimiento a través de este proceso.
▲ Corte mecánico con cuchilla-doble corte | Red de origen de imágenes
El corte escalonado utiliza una sierra de doble corte con dos husillos para realizar cortes completos y medios cortes en dos etapas. Utilice cuchillas optimizadas para cortar la capa de cableado en la superficie de la oblea y cuchillas optimizadas para el monocristal de silicio restante para lograr un procesamiento de alta calidad.
▲ Corte mecánico con cuchilla – corte escalonado | Red de origen de imágenes
El corte en bisel es un método de procesamiento que utiliza una cuchilla con un borde en forma de V en el borde medio cortado para cortar la oblea en dos etapas durante el proceso de corte por pasos. El proceso de biselado se realiza durante el proceso de corte. Por lo tanto, se puede lograr una alta resistencia del molde y un procesamiento de alta calidad.
▲ Corte mecánico con cuchilla – corte en bisel | Red de origen de imágenes
Corte por láser
El corte por láser es una tecnología de corte de obleas sin contacto que utiliza un rayo láser enfocado para separar chips individuales de obleas semiconductoras. El rayo láser de alta energía se enfoca en la superficie de la oblea y evapora o elimina el material a lo largo de la línea de corte predeterminada mediante procesos de ablación o descomposición térmica.
▲ Diagrama de corte por láser | Fuente de la imagen: KLA CHINA
Los tipos de láseres más utilizados actualmente incluyen láseres ultravioleta, láseres infrarrojos y láseres de femtosegundo. Entre ellos, los láseres ultravioleta se utilizan a menudo para la ablación en frío precisa debido a su alta energía fotónica, y la zona afectada por el calor es extremadamente pequeña, lo que puede reducir eficazmente el riesgo de daño térmico a la oblea y los chips circundantes. Los láseres infrarrojos son más adecuados para obleas más gruesas porque pueden penetrar profundamente en el material. Los láseres de femtosegundo logran una eliminación de material eficiente y de alta precisión con una transferencia de calor casi insignificante a través de pulsos de luz ultracortos.
El corte por láser tiene importantes ventajas sobre el corte tradicional con cuchilla. En primer lugar, como proceso sin contacto, el corte por láser no requiere presión física sobre la oblea, lo que reduce los problemas de fragmentación y agrietamiento comunes en el corte mecánico. Esta característica hace que el corte por láser sea particularmente adecuado para procesar obleas frágiles o ultrafinas, especialmente aquellas con estructuras complejas o características finas.
▲ Diagrama de corte por láser | Red de origen de imágenes
Además, la alta precisión y exactitud del corte por láser le permite enfocar el rayo láser en un tamaño de punto extremadamente pequeño, admitir patrones de corte complejos y lograr una separación mínima entre virutas. Esta característica es particularmente importante para dispositivos semiconductores avanzados con tamaños cada vez más reducidos.
Sin embargo, el corte por láser también tiene algunas limitaciones. En comparación con el corte con cuchilla, es más lento y más caro, especialmente en la producción a gran escala. Además, elegir el tipo de láser adecuado y optimizar los parámetros para garantizar una eliminación eficiente del material y una zona mínima afectada por el calor puede ser un desafío para ciertos materiales y espesores.
Corte por ablación por láser
Durante el corte por ablación por láser, el rayo láser se enfoca con precisión en una ubicación específica en la superficie de la oblea y la energía del láser se guía de acuerdo con un patrón de corte predeterminado, cortando gradualmente la oblea hasta el fondo. Dependiendo de las necesidades de corte, esta operación se realiza mediante un láser pulsado o un láser de onda continua. Para evitar daños a la oblea debido al calentamiento local excesivo del láser, se utiliza agua de refrigeración para enfriar y proteger la oblea del daño térmico. Al mismo tiempo, el agua de refrigeración también puede eliminar eficazmente las partículas generadas durante el proceso de corte, prevenir la contaminación y garantizar la calidad del corte.
Corte invisible por láser
El láser también se puede enfocar para transferir calor al cuerpo principal de la oblea, un método llamado "corte por láser invisible". Para este método, el calor del láser crea espacios en las líneas de trazado. Estas áreas debilitadas logran entonces un efecto de penetración similar al romperse cuando se estira la oblea.
▲Proceso principal de corte invisible por láser.
El proceso de corte invisible es un proceso láser de absorción interna, en lugar de ablación láser donde el láser se absorbe en la superficie. En el corte invisible se utiliza energía de rayo láser con una longitud de onda semitransparente al material del sustrato de la oblea. El proceso se divide en dos pasos principales, uno es un proceso basado en láser y el otro es un proceso de separación mecánica.
▲El rayo láser crea una perforación debajo de la superficie de la oblea y los lados frontal y posterior no se ven afectados | Red de origen de imágenes
En el primer paso, a medida que el rayo láser escanea la oblea, el rayo láser se enfoca en un punto específico dentro de la oblea, formando un punto de agrietamiento en su interior. La energía del haz provoca que se formen una serie de grietas en el interior, que aún no se han extendido por todo el espesor de la oblea hasta las superficies superior e inferior.
▲Comparación de obleas de silicio de 100 μm de espesor cortadas con el método de cuchilla y el método de corte invisible con láser | Red de origen de imágenes
En el segundo paso, la cinta de chip en la parte inferior de la oblea se expande físicamente, lo que provoca tensiones de tracción en las grietas dentro de la oblea, que se inducen en el proceso láser en el primer paso. Esta tensión hace que las grietas se extiendan verticalmente hasta las superficies superior e inferior de la oblea y luego separe la oblea en astillas a lo largo de estos puntos de corte. En el corte invisible se suele utilizar el medio corte o el medio corte en la parte inferior para facilitar la separación de las obleas en virutas o virutas.
Ventajas clave del corte por láser invisible sobre la ablación por láser:
• No requiere refrigerante
• No se generan residuos
• No hay zonas afectadas por el calor que puedan dañar circuitos sensibles
corte por plasma
El corte por plasma (también conocido como grabado por plasma o grabado en seco) es una tecnología avanzada de corte de obleas que utiliza grabado de iones reactivos (RIE) o grabado de iones reactivos profundos (DRIE) para separar chips individuales de obleas semiconductoras. La tecnología logra el corte eliminando químicamente el material a lo largo de líneas de corte predeterminadas utilizando plasma.
Durante el proceso de corte por plasma, la oblea semiconductora se coloca en una cámara de vacío, se introduce una mezcla de gases reactivos controlada en la cámara y se aplica un campo eléctrico para generar un plasma que contiene una alta concentración de iones y radicales reactivos. Estas especies reactivas interactúan con el material de la oblea y eliminan selectivamente el material de la oblea a lo largo de la línea de trazado mediante una combinación de reacción química y pulverización física.
La principal ventaja del corte por plasma es que reduce la tensión mecánica sobre la oblea y el chip y reduce el daño potencial causado por el contacto físico. Sin embargo, este proceso es más complejo y requiere más tiempo que otros métodos, especialmente cuando se trata de obleas más gruesas o materiales con alta resistencia al grabado, por lo que su aplicación en la producción en masa es limitada.
▲ Red de origen de imágenes
En la fabricación de semiconductores, el método de corte de la oblea debe seleccionarse en función de muchos factores, incluidas las propiedades del material de la oblea, el tamaño y la geometría del chip, la precisión y exactitud requeridas y el costo y la eficiencia generales de producción.
Hora de publicación: 20-sep-2024