OstyaA vágás az erősáramú félvezetőgyártás egyik fontos láncszeme. Ez a lépés az egyes integrált áramkörök vagy chipek pontos elkülönítésére szolgál a félvezető lapkáktól.
A kulcs ahhozostyavágás, hogy képes legyen szétválasztani az egyes forgácsokat, miközben gondoskodik arról, hogy a kényes szerkezetek és áramkörök a beágyazottostyanem sérültek. A vágási folyamat sikere vagy kudarca nemcsak a forgács leválasztási minőségét és hozamát befolyásolja, hanem közvetlenül összefügg a teljes gyártási folyamat hatékonyságával is.
▲ Az ostyavágás három általános típusa | Forrás: KLA KÍNA
Jelenleg a közösostyaA vágási folyamatok a következőkre oszlanak:
Pengevágás: olcsó, általában vastagabbhoz használjákostyák
Lézeres vágás: magas költség, általában 30 μm-nél vastagabb ostyákhoz használják
Plazmavágás: magas költség, több korlátozás, általában 30 μm-nél kisebb vastagságú ostyákhoz használják
Mechanikus pengevágás
A pengevágás egy nagy sebességű forgó csiszolótárcsa (penge) által a vonal mentén történő vágás folyamata. A penge általában csiszoló vagy ultravékony gyémánt anyagból készül, amely alkalmas szilícium lapkákon történő szeletelésre vagy hornyolásra. Azonban, mint mechanikus vágási módszer, a pengevágás a fizikai anyageltávolításon alapul, ami könnyen a forgács élének feltöréséhez vagy megrepedéséhez vezethet, ami befolyásolja a termék minőségét és csökkenti a hozamot.
A mechanikus fűrészelési eljárással előállított végtermék minőségét számos paraméter befolyásolja, beleértve a vágási sebességet, a fűrészlap vastagságát, a fűrészlap átmérőjét és a fűrészlap forgási sebességét.
A teljes vágás a legalapvetőbb pengevágási módszer, amely egy rögzített anyagra (például szeletelő szalagra) vágva teljesen levágja a munkadarabot.
▲ Mechanikus pengevágás-teljes vágás | Képforrás hálózat
A félvágás egy olyan megmunkálási eljárás, amely a munkadarab közepéig történő vágással hornyot hoz létre. A hornyolási folyamat folyamatos végrehajtásával fésű- és tű alakú pontok állíthatók elő.
▲ Mechanikus penge vágás-félbevágás | Képforrás hálózat
A dupla vágás egy olyan feldolgozási eljárás, amely két orsóval ellátott dupla szeletelő fűrészt használ, hogy egyidejűleg két gyártósoron végezzen teljes vagy fél vágást. A dupla szeletelő fűrésznek két orsótengelye van. Ezzel az eljárással nagy áteresztőképesség érhető el.
▲ Mechanikus pengevágás-dupla vágás | Képforrás hálózat
A lépcsős vágás kettős szeletelő fűrészt használ két orsóval a teljes és fél vágásokhoz két szakaszban. Használjon az ostya felületén lévő huzalozási réteg vágására optimalizált pengéket, és a maradék szilícium egykristályra optimalizált pengéket a kiváló minőségű feldolgozás érdekében.
▲ Mechanikus pengevágás – lépcsős vágás | Képforrás hálózat
A ferde vágás egy olyan feldolgozási eljárás, amelynek során a félbevágott élen V-alakú éllel ellátott pengét használnak az ostya két lépésben történő vágására a lépcsős vágási folyamat során. A letörés a vágási folyamat során történik. Ezért nagy penészszilárdság és kiváló minőségű feldolgozás érhető el.
▲ Mechanikus pengevágás – ferde vágás | Képforrás hálózat
Lézeres vágás
A lézeres vágás egy érintésmentes szeletvágási technológia, amely fókuszált lézersugarat használ az egyes chipek elkülönítésére a félvezető lapkáktól. A nagy energiájú lézersugár az ostya felületére fókuszál, és az előre meghatározott vágási vonal mentén ablációs vagy termikus bomlási folyamatok révén elpárologtatja vagy eltávolítja az anyagot.
▲ Lézeres vágási diagram | A kép forrása: KLA KÍNA
A jelenleg széles körben használt lézertípusok közé tartoznak az ultraibolya lézerek, az infravörös lézerek és a femtoszekundumos lézerek. Közülük az ultraibolya lézereket nagy fotonenergiájuk miatt gyakran alkalmazzák precíz hideg ablációra, a hőhatászóna pedig rendkívül kicsi, ami hatékonyan csökkentheti az ostya és a környező chipek hőkárosodásának kockázatát. Az infravörös lézerek jobban megfelelnek vastagabb lapkákhoz, mert mélyen be tudnak hatolni az anyagba. A femtoszekundumos lézerek nagy pontosságú és hatékony anyageltávolítást érnek el, szinte elhanyagolható hőátadással ultrarövid fényimpulzusokkal.
A lézeres vágás jelentős előnyökkel rendelkezik a hagyományos pengével szemben. Először is, mint érintésmentes folyamat, a lézervágás nem igényel fizikai nyomást az ostyára, így csökken a mechanikai vágás során szokásos töredezettség és repedés. Ez a tulajdonság a lézeres vágást különösen alkalmassá teszi törékeny vagy ultravékony lapkák megmunkálására, különösen az összetett szerkezetű vagy finom jellemzőkkel rendelkező szeletek megmunkálására.
▲ Lézeres vágási diagram | Képforrás hálózat
Ezenkívül a lézervágás nagy pontossága és pontossága lehetővé teszi, hogy a lézersugarat rendkívül kis pontméretre fókuszálja, támogatja az összetett vágási mintákat, és elérje a forgácsok közötti minimális távolság elkülönítését. Ez a funkció különösen fontos a zsugorodó méretű fejlett félvezető eszközöknél.
A lézervágásnak azonban vannak korlátai is. A késvágással összehasonlítva lassabb és drágább, különösen nagyüzemi gyártásnál. Ezenkívül bizonyos anyagok és vastagságok esetén kihívást jelenthet a megfelelő lézertípus kiválasztása és a paraméterek optimalizálása a hatékony anyageltávolítás és a minimális hőterhelés érdekében.
Lézeres ablációs vágás
A lézeres ablációs vágás során a lézersugarat pontosan az ostya felületén egy meghatározott helyre fókuszálják, és a lézerenergiát egy előre meghatározott vágási minta szerint vezetik, fokozatosan átvágva az ostyát a fenékig. A vágási követelményektől függően ezt a műveletet impulzuslézerrel vagy folyamatos hullámú lézerrel hajtják végre. A lézer túlzott helyi melegítése miatti ostya károsodásának elkerülése érdekében hűtővízzel hűtik le és védik az ostyát a hőkárosodástól. Ugyanakkor a hűtővíz hatékonyan eltávolítja a vágási folyamat során keletkező részecskéket, megakadályozza a szennyeződést és biztosítja a vágás minőségét.
Lézeres láthatatlan vágás
A lézer fókuszálható, hogy hőt adjon át az ostya fő testébe, ezt a módszert „láthatatlan lézervágásnak” nevezik. Ennél a módszernél a lézer hője réseket hoz létre a leíró sávokban. Ezek a gyengített területek hasonló behatolási hatást érnek el azáltal, hogy az ostya nyújtásakor eltörik.
▲ A lézeres láthatatlan vágás fő folyamata
A láthatatlan vágási folyamat belső abszorpciós lézeres eljárás, nem pedig lézeres abláció, ahol a lézer a felületen abszorbeálódik. A láthatatlan vágásnál olyan hullámhosszú lézersugarat használnak fel, amely félig átlátszó az ostyahordozó anyaga számára. Az eljárás két fő lépésre oszlik, az egyik egy lézer alapú eljárás, a másik egy mechanikus elválasztási eljárás.
▲A lézersugár perforációt hoz létre az ostya felülete alatt, és az elülső és a hátsó oldalt nem érinti | Képforrás hálózat
Az első lépésben, amikor a lézersugár pásztázza az ostyát, a lézersugár egy adott pontra fókuszál az ostyán belül, és repedési pontot képez benne. A sugár energiája repedések sorozatát idézi elő belül, amelyek még nem terjedtek át az ostya teljes vastagságán a felső és alsó felületekig.
▲Pengés módszerrel vágott 100 μm vastag szilícium lapkák összehasonlítása lézeres láthatatlan vágási módszerrel | Képforrás hálózat
A második lépésben az ostya alján lévő chipszalagot fizikailag kitágítják, ami húzófeszültséget okoz az ostya belsejében lévő repedésekben, amelyek az első lépésben a lézeres eljárásban indukálódnak. Ez a feszültség hatására a repedések függőlegesen kiterjednek az ostya felső és alsó felületére, majd e vágási pontok mentén szétválasztják az ostyát forgácsokra. A láthatatlan vágásnál általában a félbevágást vagy az alsó oldali félbevágást használják, hogy megkönnyítsék az ostyák forgácsokra vagy forgácsokra való szétválasztását.
A láthatatlan lézervágás fő előnyei a lézeres ablációval szemben:
• Nincs szükség hűtőfolyadékra
• Nem keletkezik törmelék
• Nincsenek hőhatásnak kitett zónák, amelyek károsíthatják az érzékeny áramköröket
Plazmavágás
A plazmavágás (más néven plazmamarás vagy szárazmarat) egy fejlett szeletvágási technológia, amely reaktív ionmaratást (RIE) vagy mélyreaktív ionmaratást (DRIE) használ az egyes chipek és a félvezető lapkák elkülönítésére. A technológia úgy valósítja meg a vágást, hogy az anyagot kémiai úton eltávolítják előre meghatározott vágási vonalak mentén plazma segítségével.
A plazmavágási folyamat során a félvezető lapkát vákuumkamrába helyezik, a kamrába szabályozott reaktív gázkeveréket vezetnek be, és elektromos mezőt alkalmazva nagy koncentrációban reaktív ionokat és gyököket tartalmazó plazmát állítanak elő. Ezek a reaktív részecskék kölcsönhatásba lépnek az ostya anyagával, és kémiai reakció és fizikai porlasztás kombinációjával szelektíven eltávolítják az ostyaanyagot a vonal mentén.
A plazmavágás fő előnye, hogy csökkenti az ostyára és a chipre nehezedő mechanikai igénybevételt, valamint csökkenti a fizikai érintkezés által okozott esetleges sérüléseket. Ez az eljárás azonban bonyolultabb és időigényesebb, mint más módszerek, különösen vastagabb ostyák vagy nagy maratási ellenállású anyagok kezelésekor, így tömeggyártásban való alkalmazása korlátozott.
▲ Képforrás hálózat
A félvezetőgyártás során az ostyavágási módszert számos tényező alapján kell kiválasztani, beleértve a lapka anyagának tulajdonságait, a chip méretét és geometriáját, a szükséges precizitást és pontosságot, valamint a teljes gyártási költséget és hatékonyságot.
Feladás időpontja: 2024.09.20