waferpemotongan adalah salah satu pautan penting dalam pengeluaran semikonduktor kuasa. Langkah ini direka bentuk untuk memisahkan litar atau cip bersepadu individu dengan tepat daripada wafer semikonduktor.
Kunci kepadawaferpemotongan adalah untuk dapat mengasingkan cip individu sambil memastikan bahawa struktur halus dan litar tertanam dalamwafertidak rosak. Kejayaan atau kegagalan proses pemotongan bukan sahaja menjejaskan kualiti pemisahan dan hasil cip, tetapi juga berkaitan secara langsung dengan kecekapan keseluruhan proses pengeluaran.
▲Tiga jenis pemotongan wafer biasa | Sumber: KLA CHINA
Pada masa ini, yang biasawaferproses pemotongan dibahagikan kepada:
Pemotongan bilah: kos rendah, biasanya digunakan untuk lebih tebalwafer
Pemotongan laser: kos tinggi, biasanya digunakan untuk wafer dengan ketebalan lebih daripada 30μm
Pemotongan plasma: kos tinggi, lebih banyak sekatan, biasanya digunakan untuk wafer dengan ketebalan kurang daripada 30μm
Pemotongan bilah mekanikal
Pemotongan bilah ialah satu proses pemotongan di sepanjang garisan juru tulis dengan cakera pengisar berputar berkelajuan tinggi (bilah). Bilah biasanya diperbuat daripada bahan berlian yang melelas atau ultra nipis, sesuai untuk menghiris atau mengalur pada wafer silikon. Walau bagaimanapun, sebagai kaedah pemotongan mekanikal, pemotongan bilah bergantung pada penyingkiran bahan fizikal, yang boleh menyebabkan kerepek atau keretakan tepi cip, sekali gus menjejaskan kualiti produk dan mengurangkan hasil.
Kualiti produk akhir yang dihasilkan oleh proses menggergaji mekanikal dipengaruhi oleh pelbagai parameter, termasuk kelajuan pemotongan, ketebalan bilah, diameter bilah, dan kelajuan putaran bilah.
Potongan penuh ialah kaedah pemotongan bilah paling asas, yang memotong sepenuhnya bahan kerja dengan memotong kepada bahan tetap (seperti pita penghiris).
▲ Pisau mekanikal memotong-potong penuh | Rangkaian sumber imej
Half cut adalah kaedah pemprosesan yang menghasilkan alur dengan memotong ke tengah bahan kerja. Dengan melakukan proses grooving secara berterusan, mata sikat dan berbentuk jarum boleh dihasilkan.
▲ Pisau mekanikal memotong separuh dipotong | Rangkaian sumber imej
Potongan berganda ialah kaedah pemprosesan yang menggunakan gergaji penghiris berganda dengan dua gelendong untuk melakukan pemotongan penuh atau separuh pada dua barisan pengeluaran pada masa yang sama. Gergaji penghiris berkembar mempunyai dua kapak gelendong. Daya pengeluaran yang tinggi boleh dicapai melalui proses ini.
▲ Pisau mekanikal pemotongan-potongan dua kali | Rangkaian sumber imej
Potongan langkah menggunakan gergaji penghiris berkembar dengan dua gelendong untuk melakukan pemotongan penuh dan separuh dalam dua peringkat. Gunakan bilah yang dioptimumkan untuk memotong lapisan pendawaian pada permukaan wafer dan bilah yang dioptimumkan untuk baki kristal tunggal silikon untuk mencapai pemprosesan berkualiti tinggi.
▲ Pemotongan bilah mekanikal – pemotongan langkah | Rangkaian sumber imej
Pemotongan serong ialah kaedah pemprosesan yang menggunakan bilah dengan tepi berbentuk V pada tepi separuh potong untuk memotong wafer dalam dua peringkat semasa proses pemotongan langkah. Proses chamfering dilakukan semasa proses pemotongan. Oleh itu, kekuatan acuan yang tinggi dan pemprosesan berkualiti tinggi boleh dicapai.
▲ Pemotongan bilah mekanikal – pemotongan serong | Rangkaian sumber imej
Pemotongan laser
Pemotongan laser ialah teknologi pemotongan wafer bukan sentuhan yang menggunakan pancaran laser terfokus untuk memisahkan cip individu daripada wafer semikonduktor. Pancaran laser tenaga tinggi difokuskan pada permukaan wafer dan menyejat atau mengeluarkan bahan di sepanjang garis pemotongan yang telah ditetapkan melalui proses ablasi atau penguraian terma.
▲ Gambar rajah pemotongan laser | Sumber gambar: KLA CHINA
Jenis laser yang digunakan secara meluas pada masa ini termasuk laser ultraungu, laser inframerah, dan laser femtosaat. Antaranya, laser ultraviolet sering digunakan untuk ablasi sejuk yang tepat kerana tenaga fotonnya yang tinggi, dan zon yang terjejas haba adalah sangat kecil, yang boleh mengurangkan risiko kerosakan haba pada wafer dan cip sekitarnya dengan berkesan. Laser inframerah lebih sesuai untuk wafer yang lebih tebal kerana ia boleh menembusi jauh ke dalam bahan. Laser femtosaat mencapai penyingkiran bahan berketepatan tinggi dan cekap dengan pemindahan haba yang hampir boleh diabaikan melalui denyutan cahaya ultrashort.
Pemotongan laser mempunyai kelebihan yang ketara berbanding pemotongan bilah tradisional. Pertama, sebagai proses bukan sentuhan, pemotongan laser tidak memerlukan tekanan fizikal pada wafer, mengurangkan masalah pemecahan dan keretakan yang biasa dalam pemotongan mekanikal. Ciri ini menjadikan pemotongan laser amat sesuai untuk memproses wafer rapuh atau ultra nipis, terutamanya yang mempunyai struktur kompleks atau ciri halus.
▲ Gambar rajah pemotongan laser | Rangkaian sumber imej
Di samping itu, ketepatan dan ketepatan tinggi pemotongan laser membolehkan ia memfokuskan pancaran laser kepada saiz tempat yang sangat kecil, menyokong corak pemotongan yang kompleks, dan mencapai pemisahan jarak minimum antara cip. Ciri ini amat penting untuk peranti semikonduktor lanjutan dengan saiz mengecut.
Walau bagaimanapun, pemotongan laser juga mempunyai beberapa batasan. Berbanding dengan pemotongan bilah, ia lebih perlahan dan lebih mahal, terutamanya dalam pengeluaran berskala besar. Di samping itu, memilih jenis laser yang betul dan parameter pengoptimuman untuk memastikan penyingkiran bahan yang cekap dan zon terjejas haba yang minimum boleh mencabar untuk bahan dan ketebalan tertentu.
Pemotongan ablasi laser
Semasa pemotongan ablasi laser, pancaran laser difokuskan dengan tepat pada lokasi tertentu pada permukaan wafer, dan tenaga laser dipandu mengikut corak pemotongan yang telah ditetapkan, secara beransur-ansur memotong wafer ke bahagian bawah. Bergantung pada keperluan pemotongan, operasi ini dilakukan menggunakan laser berdenyut atau laser gelombang berterusan. Untuk mengelakkan kerosakan pada wafer akibat pemanasan tempatan yang berlebihan laser, air penyejuk digunakan untuk menyejukkan dan melindungi wafer daripada kerosakan haba. Pada masa yang sama, air penyejuk juga boleh mengeluarkan zarah yang dihasilkan dengan berkesan semasa proses pemotongan, mencegah pencemaran dan memastikan kualiti pemotongan.
Pemotongan tidak kelihatan laser
Laser juga boleh difokuskan untuk memindahkan haba ke dalam badan utama wafer, kaedah yang dipanggil "pemotongan laser tidak kelihatan". Untuk kaedah ini, haba daripada laser mencipta celah di lorong juru tulis. Kawasan yang lemah ini kemudiannya mencapai kesan penembusan yang sama dengan pecah apabila wafer diregangkan.
▲Proses utama pemotongan tidak kelihatan laser
Proses pemotongan yang tidak kelihatan adalah proses laser penyerapan dalaman, bukannya ablasi laser di mana laser diserap pada permukaan. Dengan pemotongan yang tidak kelihatan, tenaga pancaran laser dengan panjang gelombang yang separa lutsinar kepada bahan substrat wafer digunakan. Proses ini dibahagikan kepada dua langkah utama, satu adalah proses berasaskan laser, dan satu lagi adalah proses pemisahan mekanikal.
▲Rasuk laser mencipta penembusan di bawah permukaan wafer, dan bahagian hadapan dan belakang tidak terjejas | Rangkaian sumber imej
Dalam langkah pertama, semasa pancaran laser mengimbas wafer, pancaran laser memfokus pada titik tertentu di dalam wafer, membentuk titik retak di dalamnya. Tenaga rasuk menyebabkan satu siri retakan terbentuk di dalam, yang masih belum meluas melalui keseluruhan ketebalan wafer ke permukaan atas dan bawah.
▲Perbandingan wafer silikon setebal 100μm yang dipotong mengikut kaedah bilah dan kaedah pemotongan halimunan laser | Rangkaian sumber imej
Dalam langkah kedua, pita cip di bahagian bawah wafer dikembangkan secara fizikal, yang menyebabkan tegasan tegangan pada retakan di dalam wafer, yang diinduksi dalam proses laser pada langkah pertama. Tegasan ini menyebabkan rekahan memanjang secara menegak ke permukaan atas dan bawah wafer, dan kemudian memisahkan wafer menjadi serpihan di sepanjang titik pemotongan ini. Dalam pemotongan yang tidak kelihatan, pemotongan separuh atau separuh bahagian bawah biasanya digunakan untuk memudahkan pengasingan wafer menjadi kerepek atau kerepek.
Kelebihan utama pemotongan laser yang tidak kelihatan berbanding ablasi laser:
• Tiada penyejuk diperlukan
• Tiada serpihan yang dihasilkan
• Tiada zon terjejas haba yang boleh merosakkan litar sensitif
Pemotongan plasma
Pemotongan plasma (juga dikenali sebagai plasma etching atau dry etching) ialah teknologi pemotongan wafer termaju yang menggunakan reactive ion etching (RIE) atau deep reactive ion etching (DRIE) untuk memisahkan cip individu daripada wafer semikonduktor. Teknologi ini mencapai pemotongan dengan mengeluarkan bahan secara kimia di sepanjang garis pemotongan yang telah ditetapkan menggunakan plasma.
Semasa proses pemotongan plasma, wafer semikonduktor diletakkan di dalam ruang vakum, campuran gas reaktif terkawal dimasukkan ke dalam ruang, dan medan elektrik digunakan untuk menjana plasma yang mengandungi kepekatan tinggi ion reaktif dan radikal. Spesies reaktif ini berinteraksi dengan bahan wafer dan secara selektif mengeluarkan bahan wafer di sepanjang garis juru tulis melalui gabungan tindak balas kimia dan sputtering fizikal.
Kelebihan utama pemotongan plasma ialah ia mengurangkan tekanan mekanikal pada wafer dan cip dan mengurangkan potensi kerosakan yang disebabkan oleh sentuhan fizikal. Walau bagaimanapun, proses ini lebih kompleks dan memakan masa berbanding kaedah lain, terutamanya apabila berurusan dengan wafer yang lebih tebal atau bahan dengan rintangan goresan yang tinggi, jadi penggunaannya dalam pengeluaran besar-besaran adalah terhad.
▲Rangkaian sumber imej
Dalam pembuatan semikonduktor, kaedah pemotongan wafer perlu dipilih berdasarkan banyak faktor, termasuk sifat bahan wafer, saiz cip dan geometri, ketepatan dan ketepatan yang diperlukan, dan kos pengeluaran dan kecekapan keseluruhan.
Masa siaran: Sep-20-2024