Vafelegriešana ir viena no svarīgākajām saitēm jaudas pusvadītāju ražošanā. Šis solis ir paredzēts, lai precīzi atdalītu atsevišķas integrālās shēmas vai mikroshēmas no pusvadītāju plāksnēm.
Atslēga uzvafelegriešana ir iespēja atdalīt atsevišķas mikroshēmas, vienlaikus nodrošinot, ka trauslās struktūras un shēmas ir iestrādātasvafelenav bojāti. Griešanas procesa veiksme vai neveiksme ietekmē ne tikai skaidas atdalīšanas kvalitāti un ražu, bet arī ir tieši saistīta ar visa ražošanas procesa efektivitāti.
▲Trīs izplatīti vafeļu griešanas veidi | Avots: KLA CHINA
Šobrīd kopējāvafelegriešanas procesus iedala:
Asmens griešana: zemas izmaksas, parasti izmanto biezākiemvafeles
Lāzergriešana: augstas izmaksas, parasti izmanto vafelēm, kuru biezums pārsniedz 30 μm
Plazmas griešana: augstas izmaksas, vairāk ierobežojumu, parasti izmanto vafelēm, kuru biezums ir mazāks par 30 μm
Mehāniskā asmeņu griešana
Asmeņu griešana ir griešanas process gar skrejlīniju, izmantojot ātrgaitas rotējošu slīpēšanas disku (asmeni). Asmens parasti ir izgatavots no abrazīva vai īpaši plāna dimanta materiāla, kas piemērots griešanai vai rievošanai uz silīcija plāksnēm. Tomēr kā mehāniskā griešanas metode asmens griešana balstās uz fizisku materiāla noņemšanu, kas var viegli izraisīt skaidas malas šķelšanos vai plaisāšanu, tādējādi ietekmējot produkta kvalitāti un samazinot ražu.
Mehāniskās zāģēšanas procesā ražotā galaprodukta kvalitāti ietekmē vairāki parametri, tostarp griešanas ātrums, asmens biezums, asmens diametrs un asmens griešanās ātrums.
Pilna griešana ir visvienkāršākā asmens griešanas metode, kas pilnībā sagriež sagatavi, sagriežot līdz fiksētam materiālam (piemēram, griešanas lentei).
▲ Mehāniskā asmens griešana-pilna griešana | Attēlu avota tīkls
Pusgriešana ir apstrādes metode, kas rada rievu, nogriežot līdz sagataves vidum. Nepārtraukti veicot rievošanas procesu, var izveidot ķemmes un adatas formas punktus.
▲ Mehāniskais asmens griešanas puse | Attēlu avota tīkls
Dubultā griešana ir apstrādes metode, kurā tiek izmantots dubultā griešanas zāģis ar divām vārpstām, lai vienlaikus veiktu pilnīgu vai pusi griezumu divās ražošanas līnijās. Divkāršajam griešanas zāģim ir divas vārpstas asis. Ar šo procesu var sasniegt lielu caurlaidspēju.
▲ Mehāniskā asmens griešana - dubultā griešana | Attēlu avota tīkls
Pakāpju griezumā tiek izmantots dubultā griešanas zāģis ar divām vārpstām, lai veiktu pilnu un pusi griezumu divos posmos. Izmantojiet asmeņus, kas optimizēti elektroinstalācijas slāņa griešanai uz vafeles virsmas, un asmeņus, kas optimizēti atlikušajam silīcija monokristālam, lai panāktu augstas kvalitātes apstrādi.
▲ Mehāniskā asmens griešana – pakāpeniska griešana | Attēlu avota tīkls
Slīpā griešana ir apstrādes metode, kurā tiek izmantots asmens ar V-veida malu uz pusi nogrieztas malas, lai vafeles sagrieztu divos posmos pakāpju griešanas procesā. Noslīpēšanas process tiek veikts griešanas procesā. Tāpēc var sasniegt augstu pelējuma izturību un augstas kvalitātes apstrādi.
▲ Mehāniskā asmens griešana – slīpā griešana | Attēlu avota tīkls
Lāzera griešana
Lāzergriešana ir bezkontakta vafeļu griešanas tehnoloģija, kas izmanto fokusētu lāzera staru, lai atdalītu atsevišķas mikroshēmas no pusvadītāju plāksnēm. Augstas enerģijas lāzera stars ir fokusēts uz vafeles virsmu un iztvaiko vai noņem materiālu pa iepriekš noteiktu griešanas līniju, izmantojot ablācijas vai termiskās sadalīšanās procesus.
▲ Lāzergriešanas diagramma | Attēla avots: KLA CHINA
Pašlaik plaši izmantotie lāzeru veidi ir ultravioletie lāzeri, infrasarkanie lāzeri un femtosekundes lāzeri. Tostarp ultravioletie lāzeri bieži tiek izmantoti precīzai aukstuma ablācijai to augstās fotonu enerģijas dēļ, un siltuma ietekmes zona ir ārkārtīgi maza, kas var efektīvi samazināt plāksnītes un tās apkārtējo mikroshēmu termisko bojājumu risku. Infrasarkanie lāzeri ir labāk piemēroti biezākām plāksnēm, jo tie var dziļi iekļūt materiālā. Femtosekundes lāzeri nodrošina augstas precizitātes un efektīvu materiālu noņemšanu ar gandrīz nenozīmīgu siltuma pārnesi, izmantojot ultraīsus gaismas impulsus.
Lāzergriešanai ir ievērojamas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālo asmeņu griešanu. Pirmkārt, lāzergriešanai kā bezkontakta procesam nav nepieciešams fizisks spiediens uz plāksnīti, tādējādi samazinot mehāniskās griešanas laikā izplatītās sadrumstalotības un plaisāšanas problēmas. Šī funkcija padara lāzergriešanu īpaši piemērotu trauslu vai īpaši plānu vafeļu apstrādei, īpaši tām, kurām ir sarežģīta struktūra vai smalkas īpašības.
▲ Lāzergriešanas diagramma | Attēlu avota tīkls
Turklāt lāzera griešanas augstā precizitāte un precizitāte ļauj fokusēt lāzera staru ļoti mazā vietā, atbalstīt sarežģītus griešanas modeļus un panākt minimālo atstarpi starp mikroshēmām. Šī funkcija ir īpaši svarīga uzlabotām pusvadītāju ierīcēm ar sarūkošiem izmēriem.
Tomēr lāzergriešanai ir arī daži ierobežojumi. Salīdzinot ar asmeņu griešanu, tas ir lēnāks un dārgāks, īpaši liela apjoma ražošanā. Turklāt, izvēlēties pareizo lāzera tipu un optimizēt parametrus, lai nodrošinātu efektīvu materiāla noņemšanu un minimālu siltuma ietekmēto zonu, noteiktiem materiāliem un biezumiem var būt izaicinājums.
Lāzera ablācijas griešana
Lāzera ablācijas griešanas laikā lāzera stars tiek precīzi fokusēts uz noteiktu vietu plāksnītes virsmā, un lāzera enerģija tiek vadīta saskaņā ar iepriekš noteiktu griešanas modeli, pakāpeniski griežot plāksni līdz apakšai. Atkarībā no griešanas prasībām šī darbība tiek veikta, izmantojot impulsu lāzeru vai nepārtrauktu viļņu lāzeru. Lai novērstu vafeles bojājumus lāzera pārmērīgas lokālās uzkarsēšanas dēļ, vafeles atdzesēšanai un aizsardzībai no termiskiem bojājumiem tiek izmantots dzesēšanas ūdens. Tajā pašā laikā dzesēšanas ūdens var arī efektīvi noņemt griešanas procesā radušās daļiņas, novērst piesārņojumu un nodrošināt griešanas kvalitāti.
Lāzera neredzamā griešana
Lāzeru var arī fokusēt, lai pārnestu siltumu vafeles galvenajā korpusā. Šo metodi sauc par "neredzamo lāzergriešanu". Šai metodei lāzera siltums rada spraugas rakstīšanas joslās. Šīs novājinātās zonas pēc tam panāk līdzīgu iespiešanās efektu, plīst, kad vafele ir izstiepta.
▲ Galvenais lāzera neredzamās griešanas process
Neredzamais griešanas process ir iekšējās absorbcijas lāzera process, nevis lāzera ablācija, kurā lāzers tiek absorbēts uz virsmas. Ar neredzamu griešanu tiek izmantota lāzera stara enerģija ar viļņa garumu, kas ir daļēji caurspīdīgs vafeles substrāta materiālam. Process ir sadalīts divos galvenajos posmos, viens ir lāzera process, bet otrs ir mehānisks atdalīšanas process.
▲Lāzera stars rada perforāciju zem plāksnītes virsmas, un priekšpuse un aizmugure netiek ietekmēta | Attēlu avota tīkls
Pirmajā posmā, kad lāzera stars skenē plāksni, lāzera stars fokusējas uz noteiktu punktu plāksnītes iekšpusē, veidojot plaisāšanas punktu iekšpusē. Stara enerģija izraisa virkni plaisu veidošanos iekšpusē, kas vēl nav izpletusies visā vafeles biezumā līdz augšējai un apakšējai virsmai.
▲100 μm biezu silīcija plāksnīšu salīdzinājums, kas sagriezts ar asmeņu metodi un lāzera neredzamās griešanas metodi | Attēlu avota tīkls
Otrajā solī tiek fiziski paplašināta mikroshēmu lente vafeles apakšā, kas rada stiepes spriegumu plaisās plaisas iekšpusē, kas tiek inducētas lāzera procesā pirmajā solī. Šis spriegums liek plaisām izplesties vertikāli līdz vafeles augšējai un apakšējai virsmai un pēc tam sadalīt vafeles skaidās pa šiem griešanas punktiem. Neredzamās griešanas gadījumā parasti izmanto pusgriešanu vai apakšējo pusi griešanu, lai atvieglotu vafeļu sadalīšanu skaidās vai skaidās.
Galvenās neredzamās lāzergriešanas priekšrocības salīdzinājumā ar lāzera ablāciju:
• Nav nepieciešams dzesēšanas šķidrums
• Neveidojas gruveši
• Nav siltuma ietekmētu zonu, kas varētu sabojāt jutīgas ķēdes
Plazmas griešana
Plazmas griešana (pazīstama arī kā plazmas kodināšana vai sausā kodināšana) ir uzlabota vafeļu griešanas tehnoloģija, kas izmanto reaktīvo jonu kodināšanu (RIE) vai dziļo reaktīvo jonu kodināšanu (DRIE), lai atdalītu atsevišķas mikroshēmas no pusvadītāju plāksnēm. Šī tehnoloģija nodrošina griešanu, ķīmiski noņemot materiālu pa iepriekš noteiktām griešanas līnijām, izmantojot plazmu.
Plazmas griešanas procesā pusvadītāju vafele tiek ievietota vakuuma kamerā, kamerā tiek ievadīts kontrolēts reaktīvs gāzu maisījums un tiek pielietots elektriskais lauks, lai radītu plazmu, kurā ir augsta reaktīvo jonu un radikāļu koncentrācija. Šīs reaktīvās sugas mijiedarbojas ar plāksnīšu materiālu un selektīvi noņem plāksnīšu materiālu gar rakstīšanas līniju, izmantojot ķīmiskās reakcijas un fizikālās izsmidzināšanas kombināciju.
Plazmas griešanas galvenā priekšrocība ir tā, ka tā samazina mehānisko spriegumu uz vafeles un mikroshēmas un samazina iespējamos bojājumus, ko var izraisīt fiziska saskare. Tomēr šis process ir sarežģītāks un laikietilpīgāks nekā citas metodes, īpaši, ja tiek izmantotas biezākas vafeles vai materiāli ar augstu kodināšanas pretestību, tāpēc tā pielietojums masveida ražošanā ir ierobežots.
▲Attēla avota tīkls
Pusvadītāju ražošanā vafeļu griešanas metode ir jāizvēlas, pamatojoties uz daudziem faktoriem, tostarp vafeļu materiāla īpašībām, mikroshēmas izmēru un ģeometriju, nepieciešamo precizitāti un precizitāti, kā arī kopējām ražošanas izmaksām un efektivitāti.
Izlikšanas laiks: 20. septembris 2024