Էլեկտրական կիսահաղորդչային վաֆլի կտրման գործընթացների մի քանի տեսակներ

ՎաֆլիԿտրումը էլեկտրաէներգիայի կիսահաղորդիչների արտադրության կարևոր օղակներից մեկն է: Այս քայլը նախատեսված է անհատական ​​ինտեգրալ սխեմաները կամ չիպերը կիսահաղորդչային վաֆլիներից ճշգրիտ առանձնացնելու համար:

Բանալին դեպիվաֆլիկտրումը պետք է կարողանա առանձնացնել առանձին չիպսեր՝ միաժամանակ ապահովելով, որ նուրբ կառուցվածքներն ու սխեմաները ներկառուցված ենվաֆլիվնասված չեն. Կտրման գործընթացի հաջողությունը կամ ձախողումը ոչ միայն ազդում է չիպի տարանջատման որակի և բերքատվության վրա, այլև ուղղակիորեն կապված է ամբողջ արտադրական գործընթացի արդյունավետության հետ:

▲ Վաֆլի կտրման երեք ընդհանուր տեսակ | Աղբյուր՝ KLA CHINA
Ներկայումս ընդհանուրվաֆլիԿտրման գործընթացները բաժանվում են.
Սայրի կտրում. ցածր գնով, սովորաբար օգտագործվում է ավելի հաստության համարվաֆլիներ
Լազերային կտրում. բարձր արժեք, սովորաբար օգտագործվում է ավելի քան 30 մկմ հաստությամբ վաֆլիների համար
Պլազմայի կտրում. բարձր գին, ավելի շատ սահմանափակումներ, սովորաբար օգտագործվում է 30 մկմ-ից պակաս հաստությամբ վաֆլիների համար

Մեխանիկական սայրի կտրում

Շեղբերով կտրումը բարձր արագությամբ պտտվող հղկման սկավառակով (շեղբ) գծի երկայնքով կտրելու գործընթաց է: Սայրը սովորաբար պատրաստված է հղկող կամ ծայրահեղ բարակ ադամանդե նյութից, որը հարմար է սիլիկոնե վաֆլիների վրա կտրատելու կամ ակոսելու համար: Այնուամենայնիվ, որպես մեխանիկական կտրման մեթոդ, շեղբերով կտրումը հիմնված է նյութի ֆիզիկական հեռացման վրա, ինչը հեշտությամբ կարող է հանգեցնել չիպի եզրի ճեղքման կամ ճեղքման՝ այդպիսով ազդելով արտադրանքի որակի վրա և նվազեցնելով բերքատվությունը:

Մեխանիկական սղոցման գործընթացով արտադրված վերջնական արտադրանքի որակի վրա ազդում են բազմաթիվ պարամետրեր, ներառյալ կտրման արագությունը, շեղբի հաստությունը, շեղբի տրամագիծը և շեղբի պտտման արագությունը:

Ամբողջական կտրվածքը սայրով կտրելու ամենահիմնական մեթոդն է, որն ամբողջությամբ կտրում է աշխատանքային մասը՝ կտրելով ֆիքսված նյութի վրա (օրինակ՝ կտրատող ժապավենի):

▲ Մեխանիկական սայրի կտրում-լրիվ կտրում | Պատկերի աղբյուրի ցանց

Կես կտրվածքը մշակման մեթոդ է, որն արտադրում է ակոս՝ կտրելով մինչև աշխատանքային մասի կեսը: Անընդհատ կատարելով ակոսավորման գործընթացը, կարելի է արտադրել սանր և ասեղաձև կետեր:

▲ Մեխանիկական սայրի կտրում-կիսահատում | Պատկերի աղբյուրի ցանց

Կրկնակի կտրումը մշակման մեթոդ է, որն օգտագործում է կրկնակի կտրատող սղոց՝ երկու լիսեռներով՝ միաժամանակ երկու արտադրական գծերի լրիվ կամ կիսով չափ հատումներ կատարելու համար: Կրկնակի կտրատող սղոցն ունի երկու լիսեռ առանցք: Այս գործընթացի միջոցով կարելի է հասնել բարձր թողունակության:

▲ Մեխանիկական սայրի կտրում-կրկնակի կտրում | Պատկերի աղբյուրի ցանց

Step cut-ն օգտագործում է կրկնակի կտրատող սղոց՝ երկու spindles-ով, որպեսզի կատարի ամբողջական և կես կտրվածքներ երկու փուլով: Օգտագործեք սայրեր, որոնք օպտիմիզացված են վաֆլի մակերևույթի վրա լարերի շերտը կտրելու համար և սայրեր, որոնք օպտիմիզացված են մնացյալ սիլիցիումի մեկ բյուրեղի համար՝ բարձրորակ մշակման հասնելու համար:

▲ Սայրի մեխանիկական կտրում – աստիճանային կտրում | Պատկերի աղբյուրի ցանց

Կտրվածքով կտրումը մշակման մեթոդ է, որն օգտագործում է կիսով չափ կտրված եզրին V-աձև եզրագիծ ունեցող շեղբը՝ փուլային կտրման գործընթացում վաֆլի երկու փուլով կտրելու համար: Շեղման գործընթացը կատարվում է կտրման գործընթացում: Հետևաբար, կարելի է հասնել կաղապարի բարձր ամրության և բարձրորակ վերամշակման:

▲ Մեխանիկական սայրի կտրում – թեք կտրում | Պատկերի աղբյուրի ցանց
Լազերային կտրում

Լազերային կտրումը վաֆլի կտրման ոչ կոնտակտային տեխնոլոգիա է, որն օգտագործում է կենտրոնացված լազերային ճառագայթ՝ առանձին չիպերը կիսահաղորդչային վաֆլիներից առանձնացնելու համար: Բարձր էներգիայի լազերային ճառագայթը կենտրոնացած է վաֆլի մակերեսի վրա և գոլորշիացնում կամ հեռացնում է նյութը կանխորոշված ​​կտրման գծի երկայնքով աբլացիայի կամ ջերմային տարրալուծման գործընթացների միջոցով:

▲ Լազերային կտրման դիագրամ | Պատկերի աղբյուրը՝ KLA CHINA

Ներկայումս լայնորեն օգտագործվող լազերների տեսակները ներառում են ուլտրամանուշակագույն լազերներ, ինֆրակարմիր լազերներ և ֆեմտովայրկյանային լազերներ: Դրանցից ուլտրամանուշակագույն լազերները հաճախ օգտագործվում են ճշգրիտ սառը աբլյացիայի համար՝ իրենց բարձր ֆոտոնային էներգիայի պատճառով, իսկ ջերմության ազդեցության գոտին չափազանց փոքր է, ինչը կարող է արդյունավետորեն նվազեցնել վաֆլի և դրա շրջակա չիպերի ջերմային վնասների ռիսկը: Ինֆրակարմիր լազերներն ավելի հարմար են ավելի հաստ վաֆլիների համար, քանի որ դրանք կարող են խորը ներթափանցել նյութի մեջ: Ֆեմտովայրկյանային լազերները ձեռք են բերում նյութի բարձր ճշգրտության և արդյունավետ հեռացում՝ ուլտրակարճ լույսի իմպուլսների միջոցով գրեթե աննշան ջերմության փոխանցման միջոցով:

Լազերային կտրումը զգալի առավելություններ ունի ավանդական շեղբերով կտրելու նկատմամբ: Նախ, որպես ոչ կոնտակտային գործընթաց, լազերային կտրումը չի պահանջում ֆիզիկական ճնշում վաֆլի վրա՝ նվազեցնելով մեխանիկական կտրման մեջ տարածված մասնատման և ճեղքման խնդիրները: Այս հատկանիշը լազերային կտրումը հատկապես հարմար է դարձնում փխրուն կամ չափազանց բարակ վաֆլի մշակման համար, հատկապես բարդ կառուցվածքով կամ նուրբ հատկություններով:

▲ Լազերային կտրման դիագրամ | Պատկերի աղբյուրի ցանց

Բացի այդ, լազերային կտրման բարձր ճշգրտությունն ու ճշգրտությունը թույլ են տալիս նրան կենտրոնացնել լազերային ճառագայթը չափազանց փոքր կետի չափի վրա, աջակցել բարդ կտրման ձևերին և հասնել չիպերի միջև նվազագույն տարածության տարանջատմանը: Այս հատկությունը հատկապես կարևոր է փոքրացող չափսերով առաջադեմ կիսահաղորդչային սարքերի համար:

Այնուամենայնիվ, լազերային կտրումը նույնպես ունի որոշ սահմանափակումներ: Շեղբերով կտրելու համեմատությամբ, այն ավելի դանդաղ և թանկ է, հատկապես լայնածավալ արտադրության մեջ: Բացի այդ, ճիշտ լազերային տեսակի ընտրությունը և պարամետրերի օպտիմալացումը՝ ապահովելու համար նյութերի արդյունավետ հեռացումը և նվազագույն ջերմային ազդեցության գոտին, կարող են դժվար լինել որոշակի նյութերի և հաստությունների համար:

Լազերային աբլացիա կտրում

Լազերային աբլյացիայի կտրման ժամանակ լազերային ճառագայթը ճշգրտորեն կենտրոնանում է վաֆլի մակերեսի վրա նշված վայրի վրա, և լազերային էներգիան ուղղորդվում է ըստ կանխորոշված ​​կտրման օրինաչափության՝ աստիճանաբար կտրելով վաֆլի միջով մինչև հատակը: Կախված կտրման պահանջներից, այս գործողությունը կատարվում է իմպուլսային լազերի կամ շարունակական ալիքի լազերի միջոցով: Լազերի ավելորդ տեղային տաքացման հետևանքով վաֆլի վնասումը կանխելու համար օգտագործվում է հովացնող ջուր՝ վաֆլի ջերմային վնասից սառեցնելու և պաշտպանելու համար: Միևնույն ժամանակ, հովացման ջուրը կարող է նաև արդյունավետորեն հեռացնել կտրման գործընթացում առաջացած մասնիկները, կանխել աղտոտումը և ապահովել կտրման որակը:

Լազերային անտեսանելի կտրում

Լազերը կարող է նաև կենտրոնանալ վաֆլի հիմնական մարմնի մեջ ջերմություն փոխանցելու համար, մեթոդ, որը կոչվում է «անտեսանելի լազերային կտրում»: Այս մեթոդի համար լազերային ջերմությունը բացեր է ստեղծում գրագրի գծերում: Այս թուլացած տարածքներն այնուհետև հասնում են ներթափանցման նմանատիպ էֆեկտի՝ կոտրվելով, երբ վաֆլի ձգվում է:

▲ Լազերային անտեսանելի կտրման հիմնական գործընթացը

Անտեսանելի կտրման գործընթացը ներքին կլանման լազերային գործընթաց է, այլ ոչ թե լազերային աբլացիա, որտեղ լազերը ներծծվում է մակերեսի վրա: Անտեսանելի կտրման դեպքում օգտագործվում է լազերային ճառագայթի էներգիա, որն ունի ալիքի երկարություն, որը կիսաթափանցիկ է վաֆլի ենթաշերտի նյութի նկատմամբ: Գործընթացը բաժանված է երկու հիմնական փուլի, մեկը լազերային վրա հիմնված գործընթաց է, իսկ մյուսը՝ մեխանիկական տարանջատման գործընթաց:

▲Լազերային ճառագայթը վաֆլի մակերեսի տակ պերֆորացիա է ստեղծում, և առջևի և հետևի կողմերը չեն ազդում | Պատկերի աղբյուրի ցանց

Առաջին քայլում, երբ լազերային ճառագայթը սկանավորում է վաֆլի վրա, լազերային ճառագայթը կենտրոնանում է վաֆլի ներսում որոշակի կետի վրա՝ ներսում ձևավորելով ճեղքման կետ: Ճառագայթների էներգիան առաջացնում է մի շարք ճաքեր, որոնք դեռ չեն տարածվել վաֆլի ամբողջ հաստությամբ մինչև վերին և ստորին մակերեսները:

▲ 100 մկմ հաստությամբ սիլիցիումային վաֆլիների համեմատություն, որոնք կտրված են շեղբերով և լազերային անտեսանելի կտրման մեթոդով | Պատկերի աղբյուրի ցանց

Երկրորդ քայլում վաֆլի ներքևում գտնվող չիպային ժապավենը ֆիզիկապես ընդարձակվում է, ինչը վաֆլի ներսում ճեղքերում առաձգական սթրես է առաջացնում, որոնք առաջանում են լազերային գործընթացում առաջին քայլում: Այս լարվածությունը հանգեցնում է նրան, որ ճաքերը ուղղահայաց տարածվում են վաֆլի վերին և ստորին մակերևույթների վրա, այնուհետև վաֆլի բաժանում են չիպերի այս կտրող կետերի երկայնքով: Անտեսանելի կտրման ժամանակ սովորաբար օգտագործվում է կիսով չափ կամ ներքևի կողմի կիսակտրումը՝ հեշտացնելու վաֆլի բաժանումը չիպսերի կամ չիպսերի:

Լազերային աբլյացիայի նկատմամբ անտեսանելի լազերային կտրման հիմնական առավելությունները.
• Սառեցնող նյութ չի պահանջվում
• Ոչ մի բեկոր չի առաջանում
• Չկան ջերմային ազդեցության գոտիներ, որոնք կարող են վնասել զգայուն սխեմաները

Պլազմայի կտրում
Պլազմայի կտրումը (նաև հայտնի է որպես պլազմային փորագրում կամ չոր փորագրում) վաֆլի կտրման առաջադեմ տեխնոլոգիա է, որն օգտագործում է ռեակտիվ իոնային փորագրում (RIE) կամ խորը ռեակտիվ իոնային փորագրում (DRIE)՝ առանձին չիպերը կիսահաղորդչային վաֆլիներից առանձնացնելու համար: Տեխնոլոգիան հասնում է կտրման՝ նյութը քիմիապես հեռացնելով կանխորոշված ​​կտրման գծերի երկայնքով՝ պլազմայի միջոցով:

Պլազմայի կտրման գործընթացում կիսահաղորդչային վաֆլը տեղադրվում է վակուումային խցիկում, վերահսկվող ռեակտիվ գազային խառնուրդը ներմուծվում է խցիկի մեջ և կիրառվում է էլեկտրական դաշտ՝ ռեակտիվ իոնների և ռադիկալների բարձր կոնցենտրացիան պարունակող պլազմայի առաջացման համար: Այս ռեակտիվ տեսակները փոխազդում են վաֆլի նյութի հետ և ընտրողաբար հեռացնում են վաֆլի նյութը գրագրի գծի երկայնքով քիմիական ռեակցիայի և ֆիզիկական ցրման համակցության միջոցով:

Պլազմայի կտրման հիմնական առավելությունն այն է, որ այն նվազեցնում է վաֆլի և չիպի վրա մեխանիկական սթրեսը և նվազեցնում ֆիզիկական շփման հետևանքով առաջացած հնարավոր վնասը: Այնուամենայնիվ, այս գործընթացը ավելի բարդ և ժամանակատար է, քան մյուս մեթոդները, հատկապես, երբ գործ ունենք ավելի հաստ վաֆլիների կամ բարձր փորագրման դիմադրողականությամբ նյութերի հետ, ուստի դրա կիրառումը զանգվածային արտադրության մեջ սահմանափակ է:

▲ Պատկերի աղբյուրի ցանց

Կիսահաղորդիչների արտադրության մեջ վաֆլի կտրման մեթոդը պետք է ընտրվի բազմաթիվ գործոնների հիման վրա, ներառյալ վաֆլի նյութի հատկությունները, չիպի չափը և երկրաչափությունը, պահանջվող ճշգրտությունը և ճշգրտությունը, ինչպես նաև արտադրության ընդհանուր արժեքը և արդյունավետությունը: