Vaflėpjovimas yra viena iš svarbių galios puslaidininkių gamybos grandžių. Šis žingsnis skirtas tiksliai atskirti atskirus integrinius grandynus arba lustus nuo puslaidininkinių plokštelių.
Raktas įvaflįpjovimas turi turėti galimybę atskirti atskiras lustas, tuo pačiu užtikrinant, kad subtilios struktūros ir grandinės būtų įterptos į lustąvaflįnėra pažeisti. Pjovimo proceso sėkmė ar nesėkmė turi įtakos ne tik drožlių atskyrimo kokybei ir išeigai, bet ir tiesiogiai susijusi su viso gamybos proceso efektyvumu.
▲Trys paplitę plokštelių pjaustymo tipai | Šaltinis: KLA CHINA
Šiuo metu bendrasvaflįPjovimo procesai skirstomi į:
Ašmenų pjovimas: maža kaina, dažniausiai naudojamas storesniemsvafliai
Pjovimas lazeriu: brangus, dažniausiai naudojamas plokštelėms, kurių storis didesnis nei 30 μm
Plazminis pjovimas: didelė kaina, daugiau apribojimų, paprastai naudojamas plokštelėms, kurių storis mažesnis nei 30 μm
Mechaninis ašmenų pjovimas
Pjovimas ašmenimis yra pjovimo išilgai įbrėžimo linijos procesas dideliu greičiu besisukančiu šlifavimo disku (ašmenimis). Ašmenys dažniausiai gaminami iš abrazyvinės arba itin plonos deimantinės medžiagos, tinkančios silicio plokštelių pjaustymui arba grioveliui. Tačiau, kaip mechaninis pjovimo būdas, ašmenų pjovimas priklauso nuo fizinio medžiagos pašalinimo, dėl kurio gali lengvai įtrūkti arba įtrūkti drožlės kraštas, taip pabloginant produkto kokybę ir sumažinant derlių.
Mechaninio pjovimo proceso metu pagaminto galutinio produkto kokybei įtakos turi keli parametrai, įskaitant pjovimo greitį, ašmenų storį, ašmenų skersmenį ir ašmenų sukimosi greitį.
Pilnas pjovimas yra pats paprasčiausias ašmenų pjovimo būdas, kai ruošinys visiškai nupjaunamas iki fiksuotos medžiagos (pvz., pjaustymo juostos).
▲ Mechaninis ašmenų pjovimas – pilnas pjovimas | Vaizdo šaltinio tinklas
Pusiau pjovimas yra apdirbimo būdas, kai išpjaunant iki ruošinio vidurio susidaro griovelis. Nuolat atliekant griovelių formavimo procesą, galima pagaminti šukos ir adatos formos taškus.
▲ Mechaninis ašmenų pjovimas-perpjovimas per pusę | Vaizdo šaltinio tinklas
Dvigubas pjovimas yra apdorojimo metodas, kai naudojamas dvigubas pjovimo pjūklas su dviem verpstais, kad būtų galima atlikti pilną arba pusę pjovimo dviejose gamybos linijose vienu metu. Dvigubas pjovimo pjūklas turi dvi veleno ašis. Per šį procesą galima pasiekti didelį pralaidumą.
▲ Mechaninis ašmenų pjovimas – dvigubas pjovimas | Vaizdo šaltinio tinklas
Žingsnio pjovimo metu naudojamas dvigubas pjovimo pjūklas su dviem velenais, kad būtų galima atlikti pilną ir pusę pjovimo dviem etapais. Naudokite peiliukus, optimizuotus laidų sluoksniui pjauti ant plokštelės paviršiaus, ir peiliukus, optimizuotus likusiam silicio monokristalui, kad būtų pasiektas aukštos kokybės apdorojimas.
▲ Mechaninis ašmenų pjovimas – žingsninis pjovimas | Vaizdo šaltinio tinklas
Nuožulnus pjovimas – tai apdorojimo metodas, kurio metu naudojamas peiliukas su V formos briauna per pusę perpjauto krašto, kad vaflė būtų pjaustoma dviem etapais per žingsninį pjovimo procesą. Nusklembimo procesas atliekamas pjovimo metu. Todėl galima pasiekti aukštą pelėsių stiprumą ir aukštos kokybės apdorojimą.
▲ Mechaninis ašmenų pjovimas – nuožulnus pjovimas | Vaizdo šaltinio tinklas
Pjovimas lazeriu
Pjovimas lazeriu – tai nekontaktinė plokštelių pjovimo technologija, kuri naudoja fokusuotą lazerio spindulį atskiroms lustams atskirti nuo puslaidininkinių plokštelių. Didelės energijos lazerio spindulys yra sufokusuotas į plokštelės paviršių ir išgarina arba pašalina medžiagą išilgai iš anksto nustatytos pjovimo linijos per abliacijos arba terminio skilimo procesus.
▲ Pjovimo lazeriu schema | Vaizdo šaltinis: KLA CHINA
Šiuo metu plačiai naudojami lazerių tipai: ultravioletiniai lazeriai, infraraudonieji lazeriai ir femtosekundiniai lazeriai. Tarp jų ultravioletiniai lazeriai dėl didelės fotonų energijos dažnai naudojami tiksliam šaltam abliavimui, o karščio veikiama zona yra itin maža, todėl galima efektyviai sumažinti plokštelės ir ją supančių lustų terminio pažeidimo riziką. Infraraudonųjų spindulių lazeriai geriau tinka storesnėms plokštelėms, nes gali giliai prasiskverbti į medžiagą. Femtosekundiniai lazeriai užtikrina didelio tikslumo ir efektyvų medžiagos pašalinimą su beveik nereikšmingu šilumos perdavimu per itin trumpus šviesos impulsus.
Pjovimas lazeriu turi didelių pranašumų, palyginti su tradiciniu pjovimu. Pirma, kaip bekontaktis pjovimo lazeriu procesas nereikalauja fizinio spaudimo plokštelei, todėl sumažėja skilimo ir įtrūkimų problemos, būdingos mechaniniam pjovimui. Dėl šios savybės pjovimas lazeriu yra ypač tinkamas trapioms arba itin plonoms plokštelėms, ypač sudėtingoms struktūroms ar smulkioms savybėms apdoroti.
▲ Pjovimo lazeriu schema | Vaizdo šaltinio tinklas
Be to, didelis pjovimo lazeriu tikslumas ir tikslumas leidžia sufokusuoti lazerio spindulį į itin mažą taško dydį, palaikyti sudėtingus pjovimo modelius ir pasiekti minimalų atstumą tarp drožlių. Ši savybė ypač svarbi pažangiems puslaidininkiniams įrenginiams, kurių dydis susitraukia.
Tačiau pjovimas lazeriu taip pat turi tam tikrų apribojimų. Palyginti su peilių pjovimu, jis yra lėtesnis ir brangesnis, ypač didelio masto gamyboje. Be to, tam tikroms medžiagoms ir storiams gali būti sudėtinga pasirinkti tinkamą lazerio tipą ir optimizuoti parametrus, kad būtų užtikrintas efektyvus medžiagos pašalinimas ir minimali šilumos poveikio zona.
Pjovimas lazeriu
Pjovimo lazeriu metu lazerio spindulys tiksliai sufokusuojamas į nurodytą plokštelės paviršiaus vietą, o lazerio energija nukreipiama pagal iš anksto nustatytą pjovimo modelį, palaipsniui pjaunant plokštelę iki apačios. Priklausomai nuo pjovimo reikalavimų, ši operacija atliekama naudojant impulsinį lazerį arba nuolatinės bangos lazerį. Kad plokštelė nebūtų pažeista dėl per didelio lazerio vietinio įkaitimo, plokštelei atvėsinti ir apsaugoti nuo terminių pažeidimų naudojamas aušinamasis vanduo. Tuo pačiu metu aušinimo vanduo taip pat gali veiksmingai pašalinti pjovimo proceso metu susidarančias daleles, užkirsti kelią užteršimui ir užtikrinti pjovimo kokybę.
Nematomas pjovimas lazeriu
Lazeris taip pat gali būti sufokusuotas, kad šiluma būtų perduota į pagrindinį plokštelės korpusą. Šis metodas vadinamas „nematomu pjovimu lazeriu“. Taikant šį metodą, lazerio skleidžiama šiluma sukuria spragas rašymo juostose. Šios susilpnintos sritys pasiekia panašų įsiskverbimo efektą, nes lūžta, kai plokštelė ištempiama.
▲ Pagrindinis nematomo pjovimo lazeriu procesas
Nematomas pjovimo procesas yra vidinis sugerties lazerio procesas, o ne lazerio abliacija, kai lazeris absorbuojamas ant paviršiaus. Naudojant nematomą pjovimą, naudojama lazerio spindulio energija, kurios bangos ilgis yra pusiau permatomas plokštelės pagrindo medžiagai. Procesas yra padalintas į du pagrindinius etapus: vienas yra lazeriu pagrįstas procesas, o kitas yra mechaninis atskyrimo procesas.
▲Lazerio spindulys sukuria perforaciją po plokštelės paviršiumi, o priekinė ir galinė pusės nepaveikiamos | Vaizdo šaltinio tinklas
Pirmajame etape, kai lazerio spindulys nuskaito plokštelę, lazerio spindulys sufokusuojamas į tam tikrą tašką plokštelės viduje, sudarydamas įtrūkimo tašką viduje. Dėl spindulio energijos viduje susidaro įtrūkimai, kurie dar nėra išsiplėtę per visą plokštelės storį iki viršutinio ir apatinio paviršių.
▲100 μm storio silicio plokštelių, supjaustytų peiliuku, ir nematomo pjovimo lazeriu metodu palyginimas | Vaizdo šaltinio tinklas
Antrame etape plokštelės apačioje esanti drožlių juosta fiziškai išplečiama, o tai sukelia tempimo įtempimą plokštelės viduje esančiuose plyšiuose, kurie pirmajame etape sukeliami lazerio procese. Dėl šio įtempimo įtrūkimai vertikaliai tęsiasi iki viršutinio ir apatinio plokštelės paviršių, o tada išilgai šių pjovimo taškų plokštelė padaloma į drožles. Nematomo pjovimo metu dažniausiai naudojamas perpjovimas iš pusės arba apatinės pusės pusės pjovimas, kad būtų lengviau atskirti vaflius į drožles arba drožles.
Pagrindiniai nematomo pjovimo lazeriu pranašumai, palyginti su lazeriu:
• Nereikia aušinimo skysčio
• Nesusidaro šiukšlių
• Nėra karščio paveiktų zonų, kurios galėtų pažeisti jautrias grandines
Plazminis pjovimas
Plazminis pjovimas (taip pat žinomas kaip plazminis ėsdinimas arba sausas ėsdinimas) yra pažangi plokštelių pjovimo technologija, kuri naudoja reaktyvųjį jonų ėsdinimą (RIE) arba gilų reaktyvų jonų ėsdinimą (DRIE), kad atskirtų atskiras lustas nuo puslaidininkinių plokštelių. Ši technologija leidžia pjauti chemiškai pašalinant medžiagą iš anksto nustatytomis pjovimo linijomis naudojant plazmą.
Plazminio pjovimo proceso metu puslaidininkinė plokštelė dedama į vakuuminę kamerą, į kamerą įvedamas kontroliuojamas reaktyvus dujų mišinys, o veikiamas elektrinis laukas sukuria plazmą, kurioje yra didelė reaktyviųjų jonų ir radikalų koncentracija. Šios reaktyviosios rūšys sąveikauja su plokštelių medžiaga ir selektyviai pašalina plokštelių medžiagą išilgai rašiklio linijos, derinant cheminę reakciją ir fizinį purškimą.
Pagrindinis plazminio pjovimo privalumas yra tai, kad jis sumažina mechaninį įtempimą ant plokštelės ir lusto ir sumažina galimą žalą dėl fizinio kontakto. Tačiau šis procesas yra sudėtingesnis ir daug laiko reikalaujantis nei kiti metodai, ypač kai dirbama su storesnėmis plokštelėmis arba medžiagomis, turinčiomis didelį atsparumą ėsdymui, todėl jo taikymas masinėje gamyboje yra ribotas.
▲ Vaizdo šaltinio tinklas
Puslaidininkių gamyboje plokštelių pjovimo būdą reikia pasirinkti atsižvelgiant į daugelį veiksnių, įskaitant plokštelių medžiagos savybes, lusto dydį ir geometriją, reikalingą tikslumą ir tikslumą bei bendrą gamybos sąnaudą ir efektyvumą.
Paskelbimo laikas: 2024-09-20