Obleao corte é un dos elos importantes na produción de semicondutores de potencia. Este paso está deseñado para separar con precisión circuítos integrados individuais ou chips das obleas de semicondutores.
A clave parahostiacorte é poder separar as fichas individuais ao tempo que se garante que as delicadas estruturas e circuítos incrustados nohostianon están danados. O éxito ou o fracaso do proceso de corte non só afecta a calidade de separación e o rendemento do chip, senón que tamén está directamente relacionado coa eficiencia de todo o proceso de produción.
▲Tres tipos comúns de corte de obleas | Fonte: KLA CHINA
Actualmente, o comúnhostiaOs procesos de corte divídense en:
Corte de láminas: de baixo custo, normalmente usada para máis grosashostias
Corte con láser: alto custo, normalmente usado para obleas cun grosor superior a 30μm
Corte por plasma: alto custo, máis restricións, normalmente usado para obleas cun espesor inferior a 30 μm
Corte mecánico de láminas
O corte da lámina é un proceso de corte ao longo da liña de trazado mediante un disco de moenda rotativo de alta velocidade (folla). A folla adoita estar feita de material de diamante abrasivo ou ultrafino, axeitado para cortar ou ranurar en obleas de silicio. Non obstante, como método de corte mecánico, o corte da lámina depende da eliminación física do material, o que pode levar facilmente a lascaduras ou rachaduras do bordo da viruta, afectando así a calidade do produto e reducindo o rendemento.
A calidade do produto final producido polo proceso de serra mecánica vese afectada por varios parámetros, incluíndo a velocidade de corte, o grosor da folla, o diámetro da folla e a velocidade de rotación da folla.
O corte completo é o método de corte de folla máis básico, que corta completamente a peza de traballo cortando nun material fixo (como unha cinta de corte).
▲ Corte con lámina mecánica-corte completo | Rede de orixe da imaxe
O medio corte é un método de procesamento que produce un suco cortando ata o medio da peza. Ao realizar continuamente o proceso de ranurado, pódense producir puntos en forma de peite e agulla.
▲ Cuchilla mecánica de corte medio corte | Rede de orixe da imaxe
O corte dobre é un método de procesamento que utiliza unha serra de corte dobre con dous fusos para realizar cortes completos ou medio en dúas liñas de produción ao mesmo tempo. A serra de corte dobre ten dous eixes de fuso. A través deste proceso pódese conseguir un alto rendemento.
▲ Corte mecánico de lámina-dobre corte | Rede de orixe da imaxe
O corte por pasos utiliza unha serra de corte dobre con dous fusos para realizar cortes completos e medio en dúas etapas. Use láminas optimizadas para cortar a capa de cableado na superficie da oblea e láminas optimizadas para o monocristal de silicio restante para conseguir un procesamento de alta calidade.
▲ Corte mecánico con lámina – corte escalonado | Rede de orixe da imaxe
O corte en bisel é un método de procesamento que utiliza unha lámina cun bordo en forma de V no bordo medio cortado para cortar a oblea en dúas etapas durante o proceso de corte por pasos. O proceso de achaflanado realízase durante o proceso de corte. Polo tanto, pódese conseguir unha alta resistencia do molde e un procesamento de alta calidade.
▲ Corte mecánico con lámina – corte en bisel | Rede de orixe da imaxe
Corte por láser
O corte con láser é unha tecnoloxía de corte de obleas sen contacto que utiliza un raio láser enfocado para separar chips individuais das obleas de semicondutores. O raio láser de alta enerxía céntrase na superficie da oblea e evapora ou elimina o material ao longo da liña de corte predeterminada mediante procesos de ablación ou descomposición térmica.
▲ Diagrama de corte con láser | Fonte da imaxe: KLA CHINA
Os tipos de láseres que se usan actualmente inclúen láseres ultravioleta, láseres infravermellos e láseres de femtosegundo. Entre eles, os láseres ultravioleta úsanse a miúdo para a ablación en frío precisa debido á súa alta enerxía fotónica, e a zona afectada pola calor é extremadamente pequena, o que pode reducir eficazmente o risco de danos térmicos á oblea e aos chips circundantes. Os láseres infravermellos son máis axeitados para obleas máis grosas porque poden penetrar profundamente no material. Os láseres de femtosegundos logran unha eliminación de material de alta precisión e eficiente cunha transferencia de calor case insignificante a través de pulsos de luz ultracortos.
O corte con láser ten vantaxes significativas sobre o corte tradicional con láminas. En primeiro lugar, como proceso sen contacto, o corte con láser non require presión física sobre a oblea, o que reduce os problemas de fragmentación e rachaduras comúns no corte mecánico. Esta característica fai que o corte con láser sexa especialmente axeitado para procesar obleas fráxiles ou ultrafinas, especialmente aquelas con estruturas complexas ou características finas.
▲ Diagrama de corte con láser | Rede de orixe da imaxe
Ademais, a alta precisión e exactitude do corte con láser permítelle enfocar o raio láser a un tamaño de punto extremadamente pequeno, admitir patróns de corte complexos e lograr a separación do espazo mínimo entre chips. Esta característica é especialmente importante para dispositivos semicondutores avanzados con tamaños reducidos.
Non obstante, o corte con láser tamén ten algunhas limitacións. En comparación co corte de láminas, é máis lento e máis caro, especialmente na produción a gran escala. Ademais, escoller o tipo de láser axeitado e optimizar os parámetros para garantir a eliminación eficiente do material e a zona mínima afectada pola calor pode ser un reto para certos materiais e grosores.
Corte por ablación con láser
Durante o corte por ablación con láser, o raio láser céntrase con precisión nun lugar específico na superficie da oblea e a enerxía do láser é guiada segundo un patrón de corte predeterminado, cortando gradualmente a oblea ata o fondo. Dependendo dos requisitos de corte, esta operación realízase mediante un láser pulsado ou un láser de onda continua. Para evitar danos á oblea debido ao quecemento local excesivo do láser, úsase auga de arrefriamento para arrefriar e protexer a oblea do dano térmico. Ao mesmo tempo, a auga de refrixeración tamén pode eliminar eficazmente as partículas xeradas durante o proceso de corte, evitar a contaminación e garantir a calidade do corte.
Corte invisible con láser
O láser tamén se pode enfocar para transferir calor ao corpo principal da oblea, un método chamado "corte con láser invisible". Para este método, a calor do láser crea ocos nas pistas de trazado. Estas áreas debilitadas conseguen entón un efecto de penetración similar ao romperse cando se estira a oblea.
▲ Proceso principal de corte invisible con láser
O proceso de corte invisible é un proceso láser de absorción interna, en lugar de ablación con láser onde o láser é absorbido na superficie. Co corte invisible, utilízase enerxía do raio láser cunha lonxitude de onda semitransparente para o material do substrato da oblea. O proceso divídese en dous pasos principais, un é un proceso baseado en láser e outro é un proceso de separación mecánica.
▲O raio láser crea unha perforación debaixo da superficie da oblea, e os lados dianteiro e traseiro non se ven afectados | Rede de orixe da imaxe
No primeiro paso, mentres o raio láser escanea a oblea, o raio láser céntrase nun punto específico dentro da oblea, formando un punto de rachadura no interior. A enerxía do feixe fai que no interior se formen unha serie de fendas que aínda non se estenderon por todo o espesor da oblea ata as superficies superior e inferior.
▲Comparación de obleas de silicio de 100 μm de espesor cortadas por método de lámina e método de corte invisible con láser | Rede de orixe da imaxe
No segundo paso, a cinta de chip na parte inferior da oblea expándese fisicamente, o que provoca tensións de tracción nas fendas do interior da oblea, que son inducidas no proceso láser no primeiro paso. Esta tensión fai que as fendas se estendan verticalmente ata as superficies superior e inferior da oblea, e despois separen a oblea en chips ao longo destes puntos de corte. No corte invisible, adoita utilizarse o medio corte ou o medio corte na parte inferior para facilitar a separación das obleas en chip ou chip.
Vantaxes principais do corte con láser invisible fronte á ablación con láser:
• Non se precisa refrixerante
• Non se xeran restos
• Non hai zonas afectadas pola calor que poidan danar circuítos sensibles
Corte por plasma
O corte por plasma (tamén coñecido como gravado por plasma ou gravado en seco) é unha tecnoloxía avanzada de corte de obleas que utiliza o gravado iónico reactivo (RIE) ou o gravado iónico reactivo profundo (DRIE) para separar chips individuais das obleas de semicondutores. A tecnoloxía consegue o corte eliminando químicamente o material ao longo de liñas de corte predeterminadas mediante plasma.
Durante o proceso de corte por plasma, a oblea semicondutor colócase nunha cámara de baleiro, introdúcese na cámara unha mestura controlada de gases reactivos e aplícase un campo eléctrico para xerar un plasma que contén unha alta concentración de ións e radicais reactivos. Estas especies reactivas interactúan co material da oblea e eliminan selectivamente o material da oblea ao longo da liña de trazado mediante unha combinación de reacción química e pulverización física.
A principal vantaxe do corte por plasma é que reduce a tensión mecánica sobre a oblea e o chip e reduce os danos potenciais causados polo contacto físico. Non obstante, este proceso é máis complexo e lento que outros métodos, especialmente cando se trata de obleas máis grosas ou de materiais con alta resistencia ao gravado, polo que a súa aplicación na produción en masa é limitada.
▲ Rede de orixe da imaxe
Na fabricación de semicondutores, o método de corte de obleas debe seleccionarse en función de moitos factores, incluíndo as propiedades do material da oblea, o tamaño e xeometría da ficha, a precisión e exactitude necesarias e o custo e eficiencia de produción global.
Hora de publicación: 20-09-2024