पावर सेमीकन्डक्टर वेफर काटनका लागि धेरै प्रकारका प्रक्रियाहरू

वेफरकाटन पावर अर्धचालक उत्पादन मा एक महत्वपूर्ण लिङ्क हो। यो चरण सेमीकन्डक्टर वेफर्सबाट व्यक्तिगत एकीकृत सर्किट वा चिपहरू सही रूपमा अलग गर्न डिजाइन गरिएको हो।

को कुञ्जीवेफरकाट्नु भनेको व्यक्तिगत चिपहरू अलग गर्न सक्षम हुनु हो जबकि नाजुक संरचनाहरू र सर्किटहरू इम्बेड गरिएको सुनिश्चित गर्दै।वेफरक्षतिग्रस्त छैनन्। काट्ने प्रक्रियाको सफलता वा असफलताले चिपको विभाजन गुणस्तर र उपजलाई मात्र असर गर्दैन, तर सम्पूर्ण उत्पादन प्रक्रियाको दक्षतासँग पनि प्रत्यक्ष रूपमा सम्बन्धित छ।

▲तीन सामान्य प्रकारका वेफर काट्ने | स्रोत: KLA चीन
हाल, सामान्यवेफरकाट्ने प्रक्रियाहरू विभाजित छन्:
ब्लेड काट्ने: कम लागत, सामान्यतया मोटो लागि प्रयोग गरिन्छवेफर्स
लेजर काट्ने: उच्च लागत, सामान्यतया 30μm भन्दा बढी को मोटाई संग वेफर्स को लागी प्रयोग गरिन्छ
प्लाज्मा काट्ने: उच्च लागत, अधिक प्रतिबन्धहरू, सामान्यतया 30μm भन्दा कम मोटाई संग वेफर्स को लागी प्रयोग गरिन्छ

मेकानिकल ब्लेड काट्ने

ब्लेड काट्ने एक उच्च-गति घुमाउने ग्राइंडिङ डिस्क (ब्लेड) द्वारा स्क्राइब लाइनको साथ काट्ने प्रक्रिया हो। ब्लेड सामान्यतया घर्षण वा अल्ट्रा-पातलो हीरा सामग्रीबाट बनेको हुन्छ, सिलिकन वेफर्समा स्लाइसिङ वा ग्रूभिङको लागि उपयुक्त। यद्यपि, मेकानिकल काट्ने विधिको रूपमा, ब्लेड काट्ने भौतिक सामग्री हटाउने काममा निर्भर हुन्छ, जसले सजिलैसँग चिप किनारालाई चिप्लन वा क्र्याक गर्न सक्छ, जसले गर्दा उत्पादनको गुणस्तरलाई असर गर्छ र उत्पादन घटाउँछ।

मेकानिकल आरा प्रक्रिया द्वारा उत्पादित अन्तिम उत्पादनको गुणस्तर काट्ने गति, ब्लेड मोटाई, ब्लेड व्यास, र ब्लेड रोटेशन गति सहित धेरै प्यारामिटरहरू द्वारा प्रभावित हुन्छ।

पूर्ण काट्ने सबैभन्दा आधारभूत ब्लेड काट्ने विधि हो, जसले निश्चित सामग्री (जस्तै स्लाइसिङ टेप) मा काटेर वर्कपीसलाई पूर्ण रूपमा काट्छ।

▲ मेकानिकल ब्लेड काट्ने-पूर्ण कट | छवि स्रोत नेटवर्क

आधा कट एक प्रशोधन विधि हो जसले वर्कपीसको बीचमा काटेर नाली उत्पादन गर्दछ। ग्रोभिङ प्रक्रिया निरन्तर प्रदर्शन गरेर, कंघी र सुई आकारको बिन्दुहरू उत्पादन गर्न सकिन्छ।

▲ मेकानिकल ब्लेड काट्ने-आधा कट | छवि स्रोत नेटवर्क

डबल कट एक प्रशोधन विधि हो जसले एकै समयमा दुई उत्पादन लाइनहरूमा पूर्ण वा आधा कटौती गर्न दुई स्पिन्डलहरूसँग डबल स्लाइसिङ आरा प्रयोग गर्दछ। डबल स्लाइसिङ आरामा दुई स्पिन्डल अक्षहरू छन्। यस प्रक्रिया मार्फत उच्च थ्रुपुट प्राप्त गर्न सकिन्छ।

▲ मेकानिकल ब्लेड काट्ने-डबल कट | छवि स्रोत नेटवर्क

स्टेप कटले दुई चरणहरूमा पूर्ण र आधा कटौती गर्न दुई स्पिन्डलहरू सहितको डबल स्लाइसिङ आरा प्रयोग गर्दछ। वेफरको सतहमा तारिङ तह काट्नका लागि अनुकूलित ब्लेडहरू प्रयोग गर्नुहोस् र उच्च-गुणस्तरको प्रशोधन प्राप्त गर्न बाँकी सिलिकन एकल क्रिस्टलको लागि अनुकूलित ब्लेडहरू प्रयोग गर्नुहोस्।

▲ मेकानिकल ब्लेड काट्ने - चरण काट्ने | छवि स्रोत नेटवर्क

बेभल काट्ने एक प्रशोधन विधि हो जसले आधा-कट किनारामा V-आकारको किनाराको साथ ब्लेड प्रयोग गर्दछ चरण काट्ने प्रक्रियाको क्रममा वेफरलाई दुई चरणहरूमा काट्न। च्याम्फरिङ प्रक्रिया काट्ने प्रक्रियाको समयमा गरिन्छ। तसर्थ, उच्च मोल्ड बल र उच्च गुणस्तर प्रशोधन प्राप्त गर्न सकिन्छ।

▲ मेकानिकल ब्लेड काट्ने - बेभल काट्ने | छवि स्रोत नेटवर्क
लेजर काट्ने

लेजर काट्ने एक गैर-सम्पर्क वेफर काट्ने प्रविधि हो जसले सेमीकन्डक्टर वेफरबाट व्यक्तिगत चिपहरू अलग गर्न फोकस गरिएको लेजर बीम प्रयोग गर्दछ। उच्च-ऊर्जा लेजर बीम वेफरको सतहमा केन्द्रित हुन्छ र पूर्वनिर्धारित कटिङ लाइनको साथमा वाष्पीकरण वा थर्मल विघटन प्रक्रियाहरू मार्फत सामग्री हटाउँछ।

▲ लेजर काट्ने रेखाचित्र | छवि स्रोत: KLA चीन

हाल व्यापक रूपमा प्रयोग गरिएका लेजरहरूको प्रकारहरूमा पराबैंगनी लेजरहरू, इन्फ्रारेड लेजरहरू, र फेमटोसेकेन्ड लेजरहरू समावेश छन्। तिनीहरू मध्ये, पराबैंगनी लेजरहरू प्रायः तिनीहरूको उच्च फोटोन ऊर्जाको कारण सटीक चिसो उन्मूलनको लागि प्रयोग गरिन्छ, र गर्मी-प्रभावित क्षेत्र अत्यन्त सानो छ, जसले वेफर र यसको वरपरका चिपहरूमा थर्मल क्षतिको जोखिमलाई प्रभावकारी रूपमा कम गर्न सक्छ। इन्फ्रारेड लेजरहरू बाक्लो वेफरहरूको लागि राम्रोसँग उपयुक्त छन् किनभने तिनीहरू सामग्रीमा गहिरो प्रवेश गर्न सक्छन्। Femtosecond लेजरहरूले अल्ट्राशर्ट लाइट पल्सहरू मार्फत लगभग नगण्य ताप स्थानान्तरणको साथ उच्च-परिशुद्धता र कुशल सामग्री हटाउने प्राप्त गर्दछ।

लेजर काट्ने परम्परागत ब्लेड काट्ने भन्दा महत्त्वपूर्ण फाइदाहरू छन्। पहिलो, गैर-सम्पर्क प्रक्रियाको रूपमा, लेजर काट्नेलाई वेफरमा भौतिक दबाबको आवश्यकता पर्दैन, मेकानिकल काटनमा सामान्य खण्डीकरण र क्र्याकिंग समस्याहरू कम गर्दछ। यो सुविधाले लेजर काट्ने विशेष गरी कमजोर वा अति पातलो वेफरहरू प्रशोधन गर्नका लागि उपयुक्त बनाउँछ, विशेष गरी ती जटिल संरचना वा राम्रो सुविधाहरू भएका।

▲ लेजर काट्ने रेखाचित्र | छवि स्रोत नेटवर्क

थप रूपमा, लेजर काट्ने उच्च परिशुद्धता र शुद्धताले यसलाई लेजर बीमलाई एकदमै सानो स्पट साइजमा फोकस गर्न, जटिल काट्ने ढाँचाहरूलाई समर्थन गर्न र चिपहरू बीचको न्यूनतम स्पेसिङको पृथकीकरण प्राप्त गर्न सक्षम बनाउँछ। यो सुविधा संकुचन आकार संग उन्नत अर्धचालक उपकरणहरु को लागी विशेष गरी महत्वपूर्ण छ।

यद्यपि, लेजर काट्ने पनि केही सीमाहरू छन्। ब्लेड काट्ने तुलनामा, यो ढिलो र अधिक महँगो छ, विशेष गरी ठूलो मात्रामा उत्पादनमा। थप रूपमा, सही लेजर प्रकार छनोट गर्ने र प्रभावकारी सामग्री हटाउने र न्यूनतम ताप-प्रभावित क्षेत्र सुनिश्चित गर्न प्यारामिटरहरू अनुकूलन गर्ने निश्चित सामग्री र मोटाईहरूको लागि चुनौतीपूर्ण हुन सक्छ।

लेजर पृथक काटन

लेजर एब्लेसन काट्ने क्रममा, लेजर बीम ठीकसँग वेफरको सतहमा निर्दिष्ट स्थानमा केन्द्रित हुन्छ, र लेजर ऊर्जालाई पूर्वनिर्धारित काट्ने ढाँचा अनुसार निर्देशित गरिन्छ, बिस्तारै वेफरबाट तलसम्म काट्दै। काट्ने आवश्यकताहरूमा निर्भर गर्दै, यो अपरेशन पल्स्ड लेजर वा निरन्तर तरंग लेजर प्रयोग गरेर गरिन्छ। लेजरको अत्यधिक स्थानीय तताउने कारणले वेफरलाई हुने क्षतिलाई रोक्नको लागि, चिसो पानीलाई चिसो पार्न र वेफरलाई थर्मल क्षतिबाट बचाउन प्रयोग गरिन्छ। एकै समयमा, चिसो पानीले काट्ने प्रक्रियाको क्रममा उत्पन्न हुने कणहरूलाई प्रभावकारी रूपमा हटाउन सक्छ, प्रदूषण रोक्न र काट्ने गुणस्तर सुनिश्चित गर्न सक्छ।

लेजर अदृश्य काटन

लेजरलाई वेफरको मुख्य शरीरमा तातो स्थानान्तरण गर्न पनि केन्द्रित गर्न सकिन्छ, "अदृश्य लेजर कटिङ" भनिन्छ। यस विधिको लागि, लेजरको तापले स्क्राइब लेनहरूमा खाली ठाउँहरू सिर्जना गर्दछ। यी कमजोर क्षेत्रहरू त्यसपछि वेफर फैलिएको बेला तोडेर समान प्रवेश प्रभाव प्राप्त गर्दछ।

▲ लेजर अदृश्य काटन को मुख्य प्रक्रिया

अदृश्य काट्ने प्रक्रिया एक आन्तरिक अवशोषण लेजर प्रक्रिया हो, लेजर पृथक को सट्टा लेजर सतह मा अवशोषित छ। अदृश्य काटनको साथ, वेफर सब्सट्रेट सामग्रीको अर्ध-पारदर्शी तरंग लम्बाइको साथ लेजर बीम ऊर्जा प्रयोग गरिन्छ। प्रक्रियालाई दुई मुख्य चरणहरूमा विभाजन गरिएको छ, एउटा लेजर-आधारित प्रक्रिया हो, र अर्को मेकानिकल विभाजन प्रक्रिया हो।

▲लेजर किरणले वेफर सतह मुनि पर्फोरेसन सिर्जना गर्छ, र अगाडि र पछाडिको छेउमा असर पर्दैन | छवि स्रोत नेटवर्क

पहिलो चरणमा, लेजर बीमले वेफरलाई स्क्यान गर्दा, लेजर बीमले वेफर भित्रको एउटा विशेष बिन्दुमा फोकस गर्छ, भित्र क्र्याकिङ पोइन्ट बनाउँछ। किरण उर्जाले भित्रमा क्र्याकहरूको श्रृंखला बनाउँछ, जुन अहिलेसम्म वेफरको सम्पूर्ण मोटाई माथि र तल्लो सतहहरूमा विस्तार भएको छैन।

ब्लेड विधि र लेजर अदृश्य काट्ने विधि द्वारा काटिएको 100μm बाक्लो सिलिकन वेफर्सको तुलना | छवि स्रोत नेटवर्क

दोस्रो चरणमा, वेफरको फेदमा रहेको चिप टेपलाई भौतिक रूपमा विस्तार गरिएको छ, जसले वेफर भित्रका दरारहरूमा टेन्साइल तनाव निम्त्याउँछ, जुन पहिलो चरणमा लेजर प्रक्रियामा प्रेरित हुन्छ। यस तनावले क्र्याकहरूलाई वेफरको माथिल्लो र तल्लो सतहहरूमा ठाडो रूपमा विस्तार गर्दछ, र त्यसपछि यी काट्ने बिन्दुहरूमा वेफरलाई चिपहरूमा अलग गर्दछ। अदृश्य काटनमा, आधा-काटन वा तल्लो-साइड आधा-काटन सामान्यतया चिप्स वा चिप्समा वेफरहरूलाई अलग गर्नको लागि प्रयोग गरिन्छ।

अदृश्य लेजर कटिङ ओभर लेजर एब्लेशनका मुख्य फाइदाहरू:
• कुनै शीतलक आवश्यक छैन
• कुनै मलबे उत्पन्न छैन
• कुनै पनि गर्मी प्रभावित क्षेत्रहरू छैनन् जसले संवेदनशील सर्किटहरूलाई क्षति पुर्याउन सक्छ

प्लाज्मा काट्ने
प्लाज्मा काट्ने (प्लाज्मा एचिङ वा ड्राई एचिङ पनि भनिन्छ) एक उन्नत वेफर काट्ने प्रविधि हो जसले सेमीकन्डक्टर वेफर्सबाट व्यक्तिगत चिपहरू छुट्याउन प्रतिक्रियाशील आयन इचिङ (RIE) वा गहिरो प्रतिक्रियात्मक आयन इचिङ (DRIE) प्रयोग गर्छ। टेक्नोलोजीले प्लाज्मा प्रयोग गरेर पूर्वनिर्धारित काटन लाइनहरूमा रासायनिक रूपमा सामग्री हटाएर काट्ने हासिल गर्दछ।

प्लाज्मा काट्ने प्रक्रियाको बखत, सेमीकन्डक्टर वेफरलाई भ्याकुम चेम्बरमा राखिन्छ, चेम्बरमा नियन्त्रित प्रतिक्रियात्मक ग्यास मिश्रण प्रस्तुत गरिन्छ, र प्रतिक्रियात्मक आयनहरू र रेडिकलहरूको उच्च एकाग्रता भएको प्लाज्मा उत्पन्न गर्न विद्युतीय क्षेत्र लागू गरिन्छ। यी प्रतिक्रियाशील प्रजातिहरूले वेफर सामग्रीसँग अन्तरक्रिया गर्छन् र रासायनिक प्रतिक्रिया र भौतिक स्पटरिङको संयोजनको माध्यमबाट स्क्राइब लाइनको साथ वेफर सामग्रीलाई छनौट गरी हटाउँछन्।

प्लाज्मा काट्ने मुख्य फाइदा यो हो कि यसले वेफर र चिपमा मेकानिकल तनाव कम गर्छ र शारीरिक सम्पर्कबाट हुने सम्भावित क्षतिलाई कम गर्छ। यद्यपि, यो प्रक्रिया अन्य विधिहरू भन्दा बढी जटिल र समय-खपत छ, विशेष गरी जब बाक्लो वेफर्स वा उच्च नक्काशी प्रतिरोधी सामग्रीहरूसँग व्यवहार गर्दा, त्यसैले ठूलो उत्पादनमा यसको प्रयोग सीमित छ।

▲छवि स्रोत नेटवर्क

अर्धचालक निर्माणमा, वेफर सामग्री गुणहरू, चिप आकार र ज्यामिति, आवश्यक परिशुद्धता र शुद्धता, र समग्र उत्पादन लागत र दक्षता सहित धेरै कारकहरूको आधारमा वेफर काट्ने विधि चयन गर्न आवश्यक छ।