Нафорасечењето е една од важните врски во производството на енергетски полупроводници. Овој чекор е дизајниран за прецизно одвојување на поединечни интегрирани кола или чипови од полупроводнички наполитанки.
Клучот занафорасечењето треба да може да ги одвои поединечните чипови додека се осигурува дека деликатните структури и кола вградени вонафоране се оштетени. Успешноста или неуспехот на процесот на сечење не само што влијае на квалитетот на одвојувањето и изработката на чипот, туку е и директно поврзан со ефикасноста на целиот производствен процес.
▲Три вообичаени типа на сечење нафора | Извор: ОВК КИНА
Во моментов, заедничкинафорапроцесите на сечење се поделени на:
Сечење на сечилото: ниска цена, обично се користи за подебелинаполитанки
Ласерско сечење: висока цена, обично се користи за наполитанки со дебелина поголема од 30μm
Плазма сечење: висока цена, повеќе ограничувања, обично се користи за наполитанки со дебелина помала од 30μm
Механичко сечење на сечилото
Сечењето со сечило е процес на сечење по линијата на писар со помош на брзо ротирачки диск за мелење (ножје). Сечилото обично е направено од абразивен или ултра тенок дијамантски материјал, погоден за сечење или жлебување на силиконски наполитанки. Сепак, како метод на механичко сечење, сечењето со сечило се потпира на физичко отстранување на материјалот, што лесно може да доведе до чипкање или пукање на работ на чипот, што влијае на квалитетот на производот и намалување на приносот.
Квалитетот на финалниот производ произведен со механичкиот процес на пила е под влијание на повеќе параметри, вклучувајќи ја брзината на сечење, дебелината на сечилото, дијаметарот на сечилото и брзината на ротација на сечилото.
Целосното сечење е најосновниот метод на сечење на сечилото, кој целосно го сече работното парче со сечење на фиксен материјал (како лента за сечење).
▲ Механичко сечење на сечилото-целосно сечење | Изворна мрежа на слика
Половично сечење е метод на обработка што создава жлеб со сечење до средината на работното парче. Со континуирано изведување на процесот на жлебување, може да се произведат точки во облик на чешел и игла.
▲ Механичко сечење на сечилото-половина пресек | Изворна мрежа на слика
Двојното сечење е метод на обработка што користи двојна пила за режење со две вретена за да изврши целосни или половично сечење на две производни линии во исто време. Двојната пила за сечење има две оски на вретеното. Преку овој процес може да се постигне висока пропусност.
▲ Механичко сечење на сечилото-двојно сечење | Изворна мрежа на слика
Чекорното сечење користи двојна пила за сечење со две вретена за да изврши целосни и полови сечења во две фази. Користете сечила оптимизирани за сечење на слојот за жици на површината на обландата и сечила оптимизирани за преостанатиот силиконски еднокристал за да постигнете висококвалитетна обработка.
▲ Механичко сечење со сечило – сечење во чекор | Изворна мрежа на слика
Коси сечење е метод на обработка што користи сечило со раб во облик на V на половина исечениот раб за сечење на нафората во две фази за време на процесот на сечење во чекори. Процесот на гребење се изведува за време на процесот на сечење. Затоа, може да се постигне висока јачина на мувла и висококвалитетна обработка.
▲ Механичко сечење со сечило – коси сечење | Изворна мрежа на слика
Ласерско сечење
Ласерското сечење е бесконтактна технологија за сечење нафора која користи фокусиран ласерски зрак за одвојување на поединечни чипови од полупроводнички наполитанки. Високо-енергетскиот ласерски зрак е фокусиран на површината на обландата и испарува или отстранува материјал по предодредената линија за сечење преку процеси на аблација или термичко распаѓање.
▲ Дијаграм за ласерско сечење | Извор на слика: ОВК КИНА
Типовите на ласери кои моментално се широко користени вклучуваат ултравиолетови ласери, инфрацрвени ласери и фемтосекундни ласери. Меѓу нив, ултравиолетовите ласери често се користат за прецизна ладна аблација поради нивната висока фотонска енергија, а зоната погодена од топлина е исклучително мала, што може ефикасно да го намали ризикот од термичко оштетување на обландата и неговите околни чипови. Инфрацрвените ласери се подобро прилагодени за подебели наполитанки бидејќи можат длабоко да навлезат во материјалот. Фемтосекундните ласери постигнуваат високопрецизно и ефикасно отстранување на материјалот со речиси незначителен пренос на топлина преку ултракратки светлосни импулси.
Ласерското сечење има значителни предности во однос на традиционалното сечење со сечило. Прво, како бесконтактен процес, ласерското сечење не бара физички притисок врз обландата, намалувајќи ги проблемите со фрагментација и пукање вообичаени при механичкото сечење. Оваа карактеристика го прави ласерското сечење особено погодно за обработка на кревки или ултра тенки наполитанки, особено оние со сложена структура или фини карактеристики.
▲ Дијаграм за ласерско сечење | Изворна мрежа на слика
Покрај тоа, високата прецизност и точност на ласерското сечење му овозможуваат да го фокусира ласерскиот зрак на екстремно мала големина на место, да поддржува сложени модели на сечење и да постигне одвојување на минималното растојание помеѓу чиповите. Оваа карактеристика е особено важна за напредните полупроводнички уреди со помали големини.
Сепак, ласерското сечење има и некои ограничувања. Во споредба со сечењето со сечило, тоа е побавно и поскапо, особено во големото производство. Покрај тоа, изборот на вистинскиот тип на ласер и оптимизирање на параметрите за да се обезбеди ефикасно отстранување на материјалот и минимална зона погодена од топлина може да биде предизвик за одредени материјали и дебелини.
Сечење со ласерска аблација
За време на сечењето со ласерска аблација, ласерскиот зрак е прецизно фокусиран на одредена локација на површината на обландата, а ласерската енергија се води според однапред одредена шема на сечење, постепено сечејќи низ обландата до дното. Во зависност од барањата за сечење, оваа операција се изведува со помош на импулсен ласер или ласер со континуиран бран. Со цел да се спречи оштетување на обландата поради прекумерно локално загревање на ласерот, се користи вода за ладење за ладење и заштита на обландата од термичко оштетување. Во исто време, водата за ладење може ефикасно да ги отстрани честичките создадени за време на процесот на сечење, да спречи контаминација и да обезбеди квалитет на сечењето.
Ласерско невидливо сечење
Ласерот може да се фокусира и за да ја пренесе топлината во главното тело на нафората, метод наречен „невидливо ласерско сечење“. За овој метод, топлината од ласерот создава празнини во лентите за писар. Овие ослабени области потоа постигнуваат сличен ефект на пенетрација со кршење кога нафората се растегнува.
▲Главен процес на ласерско невидливо сечење
Процесот на невидливо сечење е внатрешен ласерски процес на апсорпција, наместо ласерска аблација каде што ласерот се апсорбира на површината. Со невидливото сечење, се користи енергија на ласерски зрак со бранова должина што е полутранспарентна за материјалот на подлогата на обландата. Процесот е поделен на два главни чекори, едниот е процес базиран на ласер, а другиот е процес на механичко одвојување.
▲Ласерскиот зрак создава перфорација под површината на обландата, а предната и задната страна не се засегнати | Изворна мрежа на слика
Во првиот чекор, додека ласерскиот зрак ја скенира обландата, ласерскиот зрак се фокусира на одредена точка во внатрешноста на обландата, формирајќи точка на пукање внатре. Енергијата на зракот предизвикува низа пукнатини да се формираат внатре, кои сè уште не се прошириле низ целата дебелина на нафората до горните и долните површини.
▲Споредба на силиконски наполитанки со дебелина од 100μm исечени со метод на сечило и метод на ласерско невидливо сечење | Изворна мрежа на слика
Во вториот чекор, чип-лентата на дното на нафората е физички проширена, што предизвикува стрес на истегнување во пукнатините во внатрешноста на обландата, кои се индуцирани во ласерскиот процес во првиот чекор. Овој стрес предизвикува пукнатините да се протегаат вертикално на горните и долните површини на нафората, а потоа да ја одделат нафората на чипови долж овие точки на сечење. Во невидливото сечење, полусечењето или полусечењето од долната страна обично се користи за да се олесни одвојувањето на наполитанките во чипс или чипс.
Главните предности на невидливото ласерско сечење во однос на ласерската аблација:
• Не е потребна течност за ладење
• Не се создаваат остатоци
• Нема зони погодени од топлина кои би можеле да ги оштетат чувствителните кола
Плазма сечење
Плазма сечењето (исто така познато како плазма офорт или суво офорт) е напредна технологија за сечење нафора која користи реактивно јонско офортување (RIE) или длабоко реактивно јонско офортување (DRIE) за одвојување на поединечни чипови од полупроводнички наполитанки. Технологијата го постигнува сечењето со хемиско отстранување на материјалот по предодредени линии за сечење со помош на плазма.
За време на процесот на сечење на плазма, полупроводничката обланда се става во вакуумска комора, во комората се внесува контролирана реактивна гасна смеса и се применува електрично поле за да се генерира плазма која содржи висока концентрација на реактивни јони и радикали. Овие реактивни видови стапуваат во интеракција со материјалот од обланда и селективно го отстрануваат материјалот од обланда по должината на линијата на писар преку комбинација на хемиска реакција и физичко распрскување.
Главната предност на сечењето со плазма е тоа што го намалува механичкиот стрес на обландата и чипот и ја намалува потенцијалната штета предизвикана од физички контакт. Сепак, овој процес е покомплексен и одзема многу време од другите методи, особено кога се работи со подебели наполитанки или материјали со висока отпорност на офорт, така што неговата примена во масовното производство е ограничена.
▲Мрежа со извор на слика
Во производството на полупроводници, методот на сечење на нафора треба да се избере врз основа на многу фактори, вклучувајќи ги својствата на материјалот на обландата, големината и геометријата на чипот, потребната прецизност и точност и севкупните трошоци и ефикасност на производството.
Време на објавување: 20-септември 2024 година