वेफरकटिंग हा पॉवर सेमीकंडक्टर उत्पादनातील एक महत्त्वाचा दुवा आहे. ही पायरी सेमीकंडक्टर वेफर्सपासून वैयक्तिक इंटिग्रेटेड सर्किट्स किंवा चिप्स अचूकपणे विभक्त करण्यासाठी डिझाइन केलेली आहे.
ची कळवेफरकटिंगमध्ये नाजूक संरचना आणि सर्किट एम्बेड केलेले आहेत याची खात्री करताना वैयक्तिक चिप्स वेगळे करण्यास सक्षम असणे आवश्यक आहे.वेफरनुकसान झालेले नाहीत. कटिंग प्रक्रियेचे यश किंवा अपयश हे केवळ चिपच्या पृथक्करण गुणवत्तेवर आणि उत्पन्नावर परिणाम करत नाही तर संपूर्ण उत्पादन प्रक्रियेच्या कार्यक्षमतेशी थेट संबंधित आहे.
▲वेफर कटिंगचे तीन सामान्य प्रकार | स्रोत: KLA चीन
सध्या, सामान्यवेफरकटिंग प्रक्रिया विभागल्या आहेत:
ब्लेड कटिंग: कमी किमतीचा, सामान्यतः जाड करण्यासाठी वापरला जातोवेफर्स
लेझर कटिंग: उच्च किंमत, सहसा 30μm पेक्षा जास्त जाडी असलेल्या वेफर्ससाठी वापरली जाते
प्लाझ्मा कटिंग: उच्च किंमत, अधिक निर्बंध, सामान्यतः 30μm पेक्षा कमी जाडी असलेल्या वेफर्ससाठी वापरले जातात
यांत्रिक ब्लेड कटिंग
ब्लेड कटिंग ही हाय-स्पीड रोटेटिंग ग्राइंडिंग डिस्क (ब्लेड) द्वारे स्क्राइब लाइनसह कापण्याची प्रक्रिया आहे. ब्लेड सहसा अपघर्षक किंवा अति-पातळ हिऱ्याच्या साहित्यापासून बनविलेले असते, जे सिलिकॉन वेफर्सवर कापण्यासाठी किंवा खोबणीसाठी योग्य असते. तथापि, यांत्रिक कटिंग पद्धत म्हणून, ब्लेड कटिंग भौतिक सामग्री काढून टाकण्यावर अवलंबून असते, ज्यामुळे चिपच्या काठावर सहजतेने चिपिंग किंवा क्रॅक होऊ शकतात, त्यामुळे उत्पादनाच्या गुणवत्तेवर परिणाम होतो आणि उत्पन्न कमी होते.
मेकॅनिकल सॉइंग प्रक्रियेद्वारे तयार केलेल्या अंतिम उत्पादनाची गुणवत्ता कटिंग गती, ब्लेडची जाडी, ब्लेड व्यास आणि ब्लेड रोटेशन गती यासह अनेक पॅरामीटर्सद्वारे प्रभावित होते.
पूर्ण कट ही सर्वात मूलभूत ब्लेड कटिंग पद्धत आहे, जी निश्चित सामग्री (जसे की स्लाइसिंग टेप) कापून वर्कपीस पूर्णपणे कापते.
▲ यांत्रिक ब्लेड कटिंग-फुल कट | प्रतिमा स्त्रोत नेटवर्क
हाफ कट ही एक प्रक्रिया पद्धत आहे जी वर्कपीसच्या मध्यभागी कापून खोबणी तयार करते. खोबणीची प्रक्रिया सतत केल्याने, कंगवा आणि सुईच्या आकाराचे बिंदू तयार केले जाऊ शकतात.
▲ यांत्रिक ब्लेड कटिंग-अर्धा कट | प्रतिमा स्त्रोत नेटवर्क
डबल कट ही एक प्रक्रिया पद्धत आहे जी एकाच वेळी दोन उत्पादन ओळींवर पूर्ण किंवा अर्धी कट करण्यासाठी दोन स्पिंडलसह दुहेरी स्लाइसिंग सॉ वापरते. डबल स्लाइसिंग सॉमध्ये दोन स्पिंडल अक्ष असतात. या प्रक्रियेद्वारे उच्च थ्रूपुट प्राप्त केले जाऊ शकते.
▲ यांत्रिक ब्लेड कटिंग-डबल कट | प्रतिमा स्त्रोत नेटवर्क
स्टेप कट दोन टप्प्यात पूर्ण आणि अर्धा कट करण्यासाठी दोन स्पिंडलसह दुहेरी स्लाइसिंग सॉ वापरतो. वेफरच्या पृष्ठभागावरील वायरिंग लेयर कापण्यासाठी ऑप्टिमाइझ केलेले ब्लेड आणि उच्च-गुणवत्तेची प्रक्रिया साध्य करण्यासाठी उर्वरित सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टलसाठी ऑप्टिमाइझ केलेले ब्लेड वापरा.
▲ यांत्रिक ब्लेड कटिंग – स्टेप कटिंग | प्रतिमा स्त्रोत नेटवर्क
बेव्हल कटिंग ही एक प्रक्रिया पद्धत आहे जी स्टेप कटिंग प्रक्रियेदरम्यान वेफर दोन टप्प्यात कापण्यासाठी अर्ध्या-कट काठावर व्ही-आकाराच्या काठासह ब्लेड वापरते. चेम्फरिंग प्रक्रिया कटिंग प्रक्रियेदरम्यान केली जाते. म्हणून, उच्च साचा सामर्थ्य आणि उच्च-गुणवत्तेची प्रक्रिया प्राप्त केली जाऊ शकते.
▲ यांत्रिक ब्लेड कटिंग – बेव्हल कटिंग | प्रतिमा स्त्रोत नेटवर्क
लेझर कटिंग
लेझर कटिंग हे संपर्क नसलेले वेफर कटिंग तंत्रज्ञान आहे जे सेमीकंडक्टर वेफर्सपासून वैयक्तिक चिप्स वेगळे करण्यासाठी फोकस केलेले लेसर बीम वापरते. उच्च-ऊर्जा लेसर बीम वेफरच्या पृष्ठभागावर केंद्रित आहे आणि पृथक्करण किंवा थर्मल विघटन प्रक्रियेद्वारे पूर्वनिर्धारित कटिंग लाइनसह सामग्री बाष्पीभवन करते किंवा काढून टाकते.
▲ लेझर कटिंग डायग्राम | प्रतिमा स्रोत: KLA चीन
सध्या मोठ्या प्रमाणावर वापरल्या जाणाऱ्या लेसरच्या प्रकारांमध्ये अल्ट्राव्हायोलेट लेसर, इन्फ्रारेड लेसर आणि फेमटोसेकंड लेसर यांचा समावेश होतो. त्यापैकी, अल्ट्राव्हायोलेट लेसर त्यांच्या उच्च फोटॉन ऊर्जेमुळे तंतोतंत शीत पृथक्करणासाठी वापरले जातात आणि उष्णता-प्रभावित क्षेत्र अत्यंत लहान आहे, ज्यामुळे वेफर आणि त्याच्या सभोवतालच्या चिप्सच्या थर्मल नुकसानाचा धोका प्रभावीपणे कमी होतो. इन्फ्रारेड लेसर जाड वेफर्ससाठी अधिक योग्य आहेत कारण ते सामग्रीमध्ये खोलवर प्रवेश करू शकतात. फेमटोसेकंद लेसर अल्ट्राशॉर्ट लाइट पल्सद्वारे जवळजवळ नगण्य उष्णता हस्तांतरणासह उच्च-सुस्पष्टता आणि कार्यक्षम सामग्री काढून टाकतात.
पारंपारिक ब्लेड कटिंगपेक्षा लेझर कटिंगचे महत्त्वपूर्ण फायदे आहेत. प्रथम, गैर-संपर्क प्रक्रिया म्हणून, लेसर कटिंगला वेफरवर शारीरिक दबाव आवश्यक नाही, ज्यामुळे यांत्रिक कटिंगमध्ये सामान्य विखंडन आणि क्रॅकिंग समस्या कमी होतात. हे वैशिष्ट्य लेसर कटिंग विशेषतः नाजूक किंवा अति-पातळ वेफर्सवर प्रक्रिया करण्यासाठी योग्य बनवते, विशेषत: जटिल संरचना किंवा बारीक वैशिष्ट्यांसह.
▲ लेझर कटिंग डायग्राम | प्रतिमा स्त्रोत नेटवर्क
याव्यतिरिक्त, लेसर कटिंगची उच्च अचूकता आणि अचूकता लेसर बीमला अत्यंत लहान आकारात फोकस करण्यास सक्षम करते, जटिल कटिंग पॅटर्नला समर्थन देते आणि चिप्समधील किमान अंतराचे पृथक्करण साध्य करते. हे वैशिष्ट्य विशेषतः प्रगत सेमीकंडक्टर डिव्हाइसेससाठी महत्त्वाचे आहे, ज्यांचे आकार कमी होत आहेत.
तथापि, लेझर कटिंगला देखील काही मर्यादा आहेत. ब्लेड कटिंगच्या तुलनेत, ते धीमे आणि अधिक महाग आहे, विशेषत: मोठ्या प्रमाणात उत्पादनात. याव्यतिरिक्त, योग्य लेसर प्रकार निवडणे आणि कार्यक्षम सामग्री काढून टाकणे आणि किमान उष्णता-प्रभावित क्षेत्र सुनिश्चित करण्यासाठी पॅरामीटर्स ऑप्टिमाइझ करणे विशिष्ट सामग्री आणि जाडीसाठी आव्हानात्मक असू शकते.
लेझर ऍब्लेशन कटिंग
लेझर ऍब्लेशन कटिंग दरम्यान, लेसर बीम वेफरच्या पृष्ठभागावरील विशिष्ट स्थानावर अचूकपणे केंद्रित केले जाते आणि लेसर उर्जेला पूर्वनिर्धारित कटिंग पॅटर्ननुसार मार्गदर्शन केले जाते, हळूहळू वेफरमधून तळाशी कापले जाते. कटिंग आवश्यकतांवर अवलंबून, हे ऑपरेशन स्पंदित लेसर किंवा सतत लहरी लेसर वापरून केले जाते. लेसरच्या जास्त स्थानिक हीटिंगमुळे वेफरचे नुकसान टाळण्यासाठी, थंड पाण्याचा वापर थंड होण्यासाठी आणि वेफरला थर्मल नुकसानापासून संरक्षण करण्यासाठी वापरला जातो. त्याच वेळी, थंड पाणी देखील कटिंग प्रक्रियेदरम्यान तयार केलेले कण प्रभावीपणे काढून टाकू शकते, दूषित होण्यास प्रतिबंध करू शकते आणि कटिंग गुणवत्ता सुनिश्चित करू शकते.
लेझर अदृश्य कटिंग
वेफरच्या मुख्य भागामध्ये उष्णता हस्तांतरित करण्यासाठी लेसरवर लक्ष केंद्रित केले जाऊ शकते, "अदृश्य लेसर कटिंग" नावाची पद्धत. या पद्धतीसाठी, लेसरच्या उष्णतेमुळे स्क्राइब लेनमध्ये अंतर निर्माण होते. ही कमकुवत क्षेत्रे नंतर वेफर ताणल्यावर तोडून समान प्रवेश प्रभाव प्राप्त करतात.
▲ लेझर अदृश्य कटिंगची मुख्य प्रक्रिया
अदृश्य कटिंग प्रक्रिया ही लेसर ऍब्लेशन ऐवजी अंतर्गत शोषण लेसर प्रक्रिया आहे जिथे लेसर पृष्ठभागावर शोषले जाते. अदृश्य कटिंगसह, वेफर सब्सट्रेट सामग्रीसाठी अर्ध-पारदर्शक तरंगलांबी असलेली लेसर बीम ऊर्जा वापरली जाते. प्रक्रिया दोन मुख्य चरणांमध्ये विभागली गेली आहे, एक लेसर-आधारित प्रक्रिया आहे आणि दुसरी यांत्रिक पृथक्करण प्रक्रिया आहे.
▲लेझर बीम वेफरच्या पृष्ठभागाच्या खाली छिद्र तयार करते आणि पुढील आणि मागील बाजू प्रभावित होत नाहीत | प्रतिमा स्त्रोत नेटवर्क
पहिल्या टप्प्यात, लेसर बीम वेफर स्कॅन करत असताना, लेसर बीम वेफरच्या आतल्या एका विशिष्ट बिंदूवर लक्ष केंद्रित करते, आतून क्रॅकिंग पॉइंट तयार करते. बीमच्या ऊर्जेमुळे आत क्रॅकची मालिका तयार होते, जी अद्याप वेफरच्या संपूर्ण जाडीतून वरच्या आणि खालच्या पृष्ठभागापर्यंत वाढलेली नाही.
▲ब्लेड पद्धतीने कापलेल्या 100μm जाडीच्या सिलिकॉन वेफर्सची तुलना आणि लेसर अदृश्य कटिंग पद्धतीने | प्रतिमा स्त्रोत नेटवर्क
दुस-या टप्प्यात, वेफरच्या तळाशी असलेली चिप टेप शारीरिकदृष्ट्या विस्तृत केली जाते, ज्यामुळे वेफरच्या आतील क्रॅकमध्ये तणाव निर्माण होतो, जे पहिल्या चरणात लेसर प्रक्रियेत प्रेरित होते. या ताणामुळे वेफरच्या वरच्या आणि खालच्या पृष्ठभागापर्यंत क्रॅक उभ्या पसरतात आणि नंतर वेफरला या कटिंग पॉइंट्ससह चिप्समध्ये वेगळे करतात. अदृश्य कटिंगमध्ये, अर्ध-कटिंग किंवा तळ-साइड अर्ध-कटिंग सहसा चिप्स किंवा चिप्समध्ये वेफर्सचे विभाजन सुलभ करण्यासाठी वापरली जाते.
अदृश्य लेसर कटिंग ओव्हर लेसर ऍब्लेशनचे मुख्य फायदे:
• शीतलक आवश्यक नाही
• कोणताही मलबा निर्माण झालेला नाही
• संवेदनशील सर्किट्सना नुकसान करू शकणारे कोणतेही उष्णता-प्रभावित क्षेत्र नाहीत
प्लाझ्मा कटिंग
प्लाझ्मा कटिंग (ज्याला प्लाझ्मा एचिंग किंवा ड्राय एचिंग असेही म्हणतात) हे एक प्रगत वेफर कटिंग तंत्रज्ञान आहे जे सेमीकंडक्टर वेफर्सपासून वैयक्तिक चिप्स वेगळे करण्यासाठी रिऍक्टिव्ह आयन एचिंग (आरआयई) किंवा डीप रिॲक्टिव्ह आयन एचिंग (डीआरआयई) वापरते. हे तंत्रज्ञान प्लाझ्मा वापरून पूर्वनिर्धारित कटिंग लाइनसह सामग्री रासायनिकरित्या काढून टाकून कटिंग साध्य करते.
प्लाझ्मा कटिंग प्रक्रियेदरम्यान, सेमीकंडक्टर वेफर व्हॅक्यूम चेंबरमध्ये ठेवले जाते, चेंबरमध्ये नियंत्रित प्रतिक्रियाशील वायूचे मिश्रण आणले जाते आणि प्रतिक्रियाशील आयन आणि रॅडिकल्सची उच्च एकाग्रता असलेला प्लाझ्मा तयार करण्यासाठी विद्युत क्षेत्र लागू केले जाते. या प्रतिक्रियाशील प्रजाती वेफर सामग्रीशी संवाद साधतात आणि रासायनिक अभिक्रिया आणि भौतिक स्पटरिंगच्या संयोजनाद्वारे स्क्राइब लाइनसह वेफर सामग्री निवडकपणे काढून टाकतात.
प्लाझ्मा कटिंगचा मुख्य फायदा म्हणजे ते वेफर आणि चिपवरील यांत्रिक ताण कमी करते आणि शारीरिक संपर्कामुळे होणारे संभाव्य नुकसान कमी करते. तथापि, ही प्रक्रिया इतर पद्धतींपेक्षा अधिक क्लिष्ट आणि वेळ घेणारी आहे, विशेषत: जाड वेफर्स किंवा उच्च कोरीव प्रतिरोधक सामग्रीसह व्यवहार करताना, त्यामुळे मोठ्या प्रमाणात उत्पादनात त्याचा वापर मर्यादित आहे.
▲ प्रतिमा स्त्रोत नेटवर्क
सेमीकंडक्टर उत्पादनामध्ये, वेफर सामग्रीचे गुणधर्म, चिप आकार आणि भूमिती, आवश्यक अचूकता आणि अचूकता आणि एकूण उत्पादन खर्च आणि कार्यक्षमता यासह अनेक घटकांवर आधारित वेफर कटिंग पद्धत निवडणे आवश्यक आहे.
पोस्ट वेळ: सप्टेंबर-20-2024