Oblatnarezanje je jedna od važnih karika u proizvodnji energetskih poluvodiča. Ovaj je korak osmišljen za precizno odvajanje pojedinačnih integriranih krugova ili čipova od poluvodičkih pločica.
Ključ zanapolitankarezanje je mogućnost odvajanja pojedinačnih čipova uz osiguravanje da su osjetljive strukture i krugovi ugrađeni unapolitankanisu oštećeni. Uspjeh ili neuspjeh procesa rezanja ne utječe samo na kvalitetu odvajanja i prinos strugotine, već je također izravno povezan s učinkovitošću cjelokupnog proizvodnog procesa.
▲Tri uobičajene vrste rezanja oblatni | Izvor: KLA KINA
Trenutno, uobičajenanapolitankaprocesi rezanja dijele se na:
Rezanje oštricom: niske cijene, obično se koristi za debljenapolitanke
Lasersko rezanje: visoka cijena, obično se koristi za pločice debljine veće od 30 μm
Rezanje plazmom: visoka cijena, više ograničenja, obično se koristi za pločice debljine manje od 30 μm
Mehaničko rezanje oštricom
Rezanje oštricom je proces rezanja po liniji oštrice rotirajućim diskom (oštricom) velike brzine. Oštrica je obično izrađena od abraziva ili ultratankog dijamantnog materijala, prikladnog za rezanje ili utore na silicijskim pločama. Međutim, kao mehanička metoda rezanja, rezanje oštricom oslanja se na fizičko uklanjanje materijala, što može lako dovesti do lomljenja ili pucanja ruba strugotine, što utječe na kvalitetu proizvoda i smanjuje prinos.
Na kvalitetu konačnog proizvoda proizvedenog postupkom mehaničkog piljenja utječe više parametara, uključujući brzinu rezanja, debljinu oštrice, promjer oštrice i brzinu rotacije oštrice.
Potpuni rez je najosnovnija metoda rezanja oštricom, koja potpuno reže obradak rezanjem na fiksni materijal (kao što je traka za rezanje).
▲ Rezanje mehaničkim nožem-potpuni rez | Mreža izvora slike
Polurez je metoda obrade koja proizvodi utor rezanjem do sredine obratka. Kontinuiranim izvođenjem procesa žlijebljenja mogu se proizvesti vrhovi u obliku češlja i igle.
▲ Mehanička oštrica za rezanje-pola rez | Mreža izvora slike
Dvostruki rez je metoda obrade koja koristi dvostruku pilu za rezanje s dva vretena za izvođenje potpunih ili polovičnih rezova na dvije proizvodne linije u isto vrijeme. Dvostruka pila za rezanje ima dvije osi vretena. Ovim procesom može se postići visoka propusnost.
▲ Mehaničko rezanje oštricom-dvostruki rez | Mreža izvora slike
Stepenasti rez koristi dvostruku pilu za rezanje s dva vretena za izvođenje punih i polureza u dvije faze. Koristite oštrice optimizirane za rezanje sloja ožičenja na površini pločice i oštrice optimizirane za preostali monokristal silicija kako biste postigli visokokvalitetnu obradu.
▲ Mehaničko rezanje oštricom – postupno rezanje | Mreža izvora slike
Koso rezanje je metoda obrade koja koristi oštricu s rubom u obliku slova V na rubu polureza za rezanje pločice u dvije faze tijekom postupka postupnog rezanja. Proces skošenja izvodi se tijekom procesa rezanja. Stoga se može postići visoka čvrstoća kalupa i visokokvalitetna obrada.
▲ Mehaničko rezanje oštricom – koso rezanje | Mreža izvora slike
Rezanje laserom
Lasersko rezanje je beskontaktna tehnologija rezanja pločica koja koristi fokusiranu lasersku zraku za odvajanje pojedinačnih čipova od poluvodičkih pločica. Visokoenergetska laserska zraka fokusirana je na površinu pločice i isparava ili uklanja materijal duž unaprijed određene linije rezanja kroz procese ablacije ili termičke dekompozicije.
▲ Dijagram laserskog rezanja | Izvor slike: KLA KINA
Vrste lasera koji se trenutno široko koriste uključuju ultraljubičaste lasere, infracrvene lasere i femtosekundne lasere. Među njima, ultraljubičasti laseri često se koriste za preciznu hladnu ablaciju zbog svoje visoke energije fotona, a zona utjecaja topline je izuzetno mala, što može učinkovito smanjiti rizik od toplinskog oštećenja pločice i okolnih čipova. Infracrveni laseri su prikladniji za deblje pločice jer mogu prodrijeti duboko u materijal. Femtosekundni laseri postižu visokoprecizno i učinkovito uklanjanje materijala uz gotovo zanemariv prijenos topline kroz ultrakratke svjetlosne impulse.
Lasersko rezanje ima značajne prednosti u odnosu na tradicionalno rezanje oštricom. Prvo, kao beskontaktni proces, lasersko rezanje ne zahtijeva fizički pritisak na pločicu, smanjujući probleme fragmentacije i pucanja koji su uobičajeni kod mehaničkog rezanja. Ova značajka čini lasersko rezanje posebno prikladnim za obradu lomljivih ili ultratankih pločica, posebno onih složene strukture ili finih karakteristika.
▲ Dijagram laserskog rezanja | Mreža izvora slike
Osim toga, visoka preciznost i točnost laserskog rezanja omogućuje fokusiranje laserske zrake na iznimno malu veličinu točke, podržava složene uzorke rezanja i postiže minimalni razmak između strugotina. Ova značajka je osobito važna za napredne poluvodičke uređaje sa sve manjim veličinama.
Međutim, lasersko rezanje također ima neka ograničenja. U usporedbi s rezanjem oštricom, sporije je i skuplje, posebno u velikoj proizvodnji. Osim toga, odabir pravog tipa lasera i optimiziranje parametara kako bi se osiguralo učinkovito uklanjanje materijala i minimalna zona utjecaja topline može biti izazov za određene materijale i debljine.
Rezanje laserskom ablacijom
Tijekom rezanja laserskom ablacijom, laserska zraka je precizno fokusirana na određeno mjesto na površini pločice, a laserska energija se vodi prema unaprijed određenom uzorku rezanja, postupno režući pločicu do dna. Ovisno o zahtjevima rezanja, ova se operacija izvodi pomoću pulsnog lasera ili lasera s kontinuiranim valovima. Kako bi se spriječilo oštećenje pločice zbog pretjeranog lokalnog zagrijavanja lasera, koristi se rashladna voda za hlađenje i zaštitu pločice od toplinskog oštećenja. U isto vrijeme, rashladna voda također može učinkovito ukloniti čestice nastale tijekom procesa rezanja, spriječiti onečišćenje i osigurati kvalitetu rezanja.
Lasersko nevidljivo rezanje
Laser se također može fokusirati za prijenos topline u glavno tijelo pločice, metoda koja se naziva "nevidljivo lasersko rezanje". Za ovu metodu, toplina lasera stvara praznine u stazama za crtanje. Ova oslabljena područja tada postižu sličan učinak prodiranja lomljenjem kada se pločica rasteže.
▲Glavni proces laserskog nevidljivog rezanja
Nevidljivi proces rezanja je unutarnji apsorpcijski laserski proces, a ne laserska ablacija gdje se laser apsorbira na površini. Kod nevidljivog rezanja koristi se energija laserske zrake valne duljine koja je poluprozirna za materijal supstrata pločice. Proces je podijeljen u dva glavna koraka, jedan je proces baziran na laseru, a drugi je proces mehaničke separacije.
▲Laserska zraka stvara perforaciju ispod površine pločice, a prednja i stražnja strana nisu zahvaćene | Mreža izvora slike
U prvom koraku, dok laserska zraka skenira pločicu, laserska zraka fokusira se na određenu točku unutar pločice, stvarajući unutarnju točku pucanja. Energija snopa uzrokuje stvaranje niza pukotina iznutra, koje se još nisu proširile kroz cijelu debljinu pločice do gornje i donje površine.
▲Usporedba silikonskih pločica debljine 100 μm izrezanih metodom oštrice i metodom nevidljivog laserskog rezanja | Mreža izvora slike
U drugom koraku, čip traka na dnu pločice se fizički rasteže, što uzrokuje vlačni stres u pukotinama unutar pločice, koje su inducirane u laserskom procesu u prvom koraku. Ovo naprezanje uzrokuje da se pukotine protežu okomito na gornju i donju površinu pločice, a zatim razdvajaju pločicu na strugotine duž ovih točaka rezanja. Kod nevidljivog rezanja obično se koristi polurezanje ili polurezanje s donje strane kako bi se olakšalo odvajanje vafla na čips ili čips.
Ključne prednosti nevidljivog laserskog rezanja u odnosu na lasersku ablaciju:
• Nije potrebno rashladno sredstvo
• Ne stvaraju se ostaci
• Nema zona pod utjecajem topline koje bi mogle oštetiti osjetljive krugove
Rezanje plazmom
Plazma rezanje (poznato i kao plazma jetkanje ili suho jetkanje) je napredna tehnologija rezanja pločica koja koristi reaktivno ionsko jetkanje (RIE) ili duboko reaktivno ionsko jetkanje (DRIE) za odvajanje pojedinačnih čipova od poluvodičkih pločica. Tehnologija postiže rezanje kemijskim uklanjanjem materijala duž unaprijed određenih linija rezanja pomoću plazme.
Tijekom procesa plazma rezanja, poluvodička pločica se stavlja u vakuumsku komoru, kontrolirana reaktivna plinska smjesa se uvodi u komoru, a električno polje se primjenjuje za generiranje plazme koja sadrži visoku koncentraciju reaktivnih iona i radikala. Ove reaktivne vrste stupaju u interakciju s materijalom pločice i selektivno uklanjaju materijal pločice duž linije piska kombinacijom kemijske reakcije i fizičkog raspršivanja.
Glavna prednost plazma rezanja je u tome što smanjuje mehanički stres na pločici i čipu i smanjuje potencijalna oštećenja uzrokovana fizičkim kontaktom. Međutim, ovaj je proces složeniji i dugotrajniji od drugih metoda, posebice kada se radi o debljim pločicama ili materijalima s visokom otpornošću na jetkanje, pa je njegova primjena u masovnoj proizvodnji ograničena.
▲Mreža izvora slike
U proizvodnji poluvodiča, metodu rezanja pločice potrebno je odabrati na temelju mnogih čimbenika, uključujući svojstva materijala pločice, veličinu i geometriju čipa, potrebnu preciznost i točnost te ukupne proizvodne troškove i učinkovitost.
Vrijeme objave: 20. rujna 2024