Bolachao corte é um dos elos importantes na produção de semicondutores de potência. Esta etapa foi projetada para separar com precisão circuitos integrados ou chips individuais de wafers semicondutores.
A chave parabolachaO corte é ser capaz de separar cavacos individuais e, ao mesmo tempo, garantir que as delicadas estruturas e circuitos incorporados nobolachanão estão danificados. O sucesso ou fracasso do processo de corte não afeta apenas a qualidade da separação e o rendimento do cavaco, mas também está diretamente relacionado à eficiência de todo o processo produtivo.
▲Três tipos comuns de corte de wafer | Fonte: KLA CHINA
Atualmente, o comumbolachaos processos de corte são divididos em:
Corte com lâmina: baixo custo, geralmente usado para cortes mais grossosbolachas
Corte a laser: alto custo, geralmente usado para wafers com espessura superior a 30μm
Corte a plasma: alto custo, mais restrições, geralmente usado para wafers com espessura inferior a 30μm
Corte mecânico de lâmina
O corte da lâmina é um processo de corte ao longo da linha marcada por um disco de retificação giratório de alta velocidade (lâmina). A lâmina é geralmente feita de material abrasivo ou de diamante ultrafino, adequado para fatiar ou ranhurar pastilhas de silício. No entanto, como método de corte mecânico, o corte com lâmina depende da remoção física do material, o que pode facilmente levar ao lascamento ou rachadura da borda do cavaco, afetando assim a qualidade do produto e reduzindo o rendimento.
A qualidade do produto final produzido pelo processo de serragem mecânica é afetada por vários parâmetros, incluindo velocidade de corte, espessura da lâmina, diâmetro da lâmina e velocidade de rotação da lâmina.
O corte completo é o método de corte com lâmina mais básico, que corta completamente a peça de trabalho cortando em um material fixo (como uma fita de corte).
▲ Corte mecânico com lâmina - corte completo | Rede de origem da imagem
Meio corte é um método de processamento que produz uma ranhura cortando no meio da peça de trabalho. Ao executar continuamente o processo de canal, podem ser produzidas pontas em formato de pente e agulha.
▲ Corte mecânico com lâmina meio corte | Rede de origem da imagem
O corte duplo é um método de processamento que utiliza uma serra de corte duplo com dois fusos para realizar cortes completos ou pela metade em duas linhas de produção ao mesmo tempo. A serra de corte duplo possui dois eixos de fuso. Alto rendimento pode ser alcançado através deste processo.
▲ Corte mecânico com lâmina dupla | Rede de origem da imagem
O corte escalonado usa uma serra de corte duplo com dois fusos para realizar cortes completos e pela metade em dois estágios. Use lâminas otimizadas para cortar a camada de fiação na superfície do wafer e lâminas otimizadas para o cristal único de silício restante para obter processamento de alta qualidade.
▲ Corte mecânico com lâmina – corte escalonado | Rede de origem da imagem
O corte chanfrado é um método de processamento que usa uma lâmina com borda em forma de V na borda semicortada para cortar o wafer em dois estágios durante o processo de corte escalonado. O processo de chanframento é realizado durante o processo de corte. Portanto, alta resistência do molde e processamento de alta qualidade podem ser alcançados.
▲ Corte mecânico de lâmina – corte chanfrado | Rede de origem da imagem
Corte a laser
O corte a laser é uma tecnologia de corte de wafer sem contato que usa um feixe de laser focado para separar chips individuais de wafers semicondutores. O feixe de laser de alta energia é focado na superfície do wafer e evapora ou remove o material ao longo da linha de corte predeterminada por meio de processos de ablação ou decomposição térmica.
▲ Diagrama de corte a laser | Fonte da imagem: KLA CHINA
Os tipos de lasers atualmente amplamente utilizados incluem lasers ultravioleta, lasers infravermelhos e lasers de femtossegundos. Entre eles, os lasers ultravioleta são frequentemente usados para ablação a frio precisa devido à sua alta energia de fótons, e a zona afetada pelo calor é extremamente pequena, o que pode efetivamente reduzir o risco de danos térmicos ao wafer e aos chips circundantes. Os lasers infravermelhos são mais adequados para wafers mais espessos porque podem penetrar profundamente no material. Os lasers de femtosegundo alcançam remoção de material eficiente e de alta precisão com transferência de calor quase insignificante por meio de pulsos de luz ultracurtos.
O corte a laser tem vantagens significativas em relação ao corte tradicional com lâmina. Primeiro, por ser um processo sem contato, o corte a laser não requer pressão física no wafer, reduzindo os problemas de fragmentação e rachaduras comuns no corte mecânico. Esse recurso torna o corte a laser particularmente adequado para o processamento de wafers frágeis ou ultrafinos, especialmente aqueles com estruturas complexas ou características finas.
▲ Diagrama de corte a laser | Rede de origem da imagem
Além disso, a alta precisão e exatidão do corte a laser permite focar o feixe de laser em um tamanho de ponto extremamente pequeno, suportar padrões de corte complexos e obter a separação do espaçamento mínimo entre os cavacos. Esse recurso é particularmente importante para dispositivos semicondutores avançados com tamanhos cada vez menores.
No entanto, o corte a laser também tem algumas limitações. Comparado ao corte com lâmina, é mais lento e mais caro, especialmente na produção em larga escala. Além disso, escolher o tipo de laser correto e otimizar os parâmetros para garantir a remoção eficiente do material e o mínimo de zona afetada pelo calor pode ser um desafio para determinados materiais e espessuras.
Corte por ablação a laser
Durante o corte por ablação a laser, o feixe de laser é focado com precisão em um local específico na superfície do wafer, e a energia do laser é guiada de acordo com um padrão de corte predeterminado, cortando gradualmente o wafer até o fundo. Dependendo dos requisitos de corte, esta operação é realizada utilizando um laser pulsado ou um laser de onda contínua. Para evitar danos ao wafer devido ao aquecimento local excessivo do laser, água de resfriamento é usada para resfriar e proteger o wafer de danos térmicos. Ao mesmo tempo, a água de resfriamento também pode remover com eficácia as partículas geradas durante o processo de corte, prevenir a contaminação e garantir a qualidade do corte.
Corte invisível a laser
O laser também pode ser focado para transferir calor para o corpo principal do wafer, um método denominado “corte a laser invisível”. Para este método, o calor do laser cria lacunas nas pistas do escriba. Estas áreas enfraquecidas alcançam então um efeito de penetração semelhante, quebrando quando a bolacha é esticada.
▲ Processo principal de corte invisível a laser
O processo de corte invisível é um processo de absorção interna a laser, em vez de ablação a laser, onde o laser é absorvido na superfície. Com o corte invisível, é utilizada energia de feixe de laser com comprimento de onda semitransparente para o material do substrato do wafer. O processo é dividido em duas etapas principais, uma é um processo baseado em laser e a outra é um processo de separação mecânica.
▲ O feixe de laser cria uma perfuração abaixo da superfície do wafer e as partes frontal e traseira não são afetadas | Rede de origem da imagem
Na primeira etapa, à medida que o feixe de laser varre o wafer, ele se concentra em um ponto específico dentro do wafer, formando um ponto de rachadura em seu interior. A energia do feixe causa a formação de uma série de rachaduras no interior, que ainda não se estenderam por toda a espessura do wafer até as superfícies superior e inferior.
▲ Comparação de wafers de silício com 100 μm de espessura cortados pelo método de lâmina e método de corte invisível a laser | Rede de origem da imagem
Na segunda etapa, a fita do chip na parte inferior do wafer é expandida fisicamente, o que causa tensões de tração nas fissuras internas do wafer, que são induzidas no processo a laser na primeira etapa. Essa tensão faz com que as rachaduras se estendam verticalmente para as superfícies superior e inferior do wafer e, em seguida, separem o wafer em chips ao longo desses pontos de corte. No corte invisível, o meio corte ou meio corte na parte inferior é geralmente usado para facilitar a separação dos wafers em chips ou chips.
Principais vantagens do corte a laser invisível em relação à ablação a laser:
• Não é necessário refrigerante
• Nenhum resíduo gerado
• Sem zonas afetadas pelo calor que possam danificar circuitos sensíveis
Corte a plasma
O corte de plasma (também conhecido como gravação de plasma ou gravação a seco) é uma tecnologia avançada de corte de wafer que usa gravação de íons reativos (RIE) ou gravação de íons reativos profundos (DRIE) para separar chips individuais de wafers semicondutores. A tecnologia consegue o corte removendo quimicamente o material ao longo de linhas de corte predeterminadas usando plasma.
Durante o processo de corte a plasma, o wafer semicondutor é colocado em uma câmara de vácuo, uma mistura controlada de gases reativos é introduzida na câmara e um campo elétrico é aplicado para gerar um plasma contendo uma alta concentração de íons reativos e radicais. Essas espécies reativas interagem com o material do wafer e removem seletivamente o material do wafer ao longo da linha marcada por meio de uma combinação de reação química e pulverização catódica física.
A principal vantagem do corte a plasma é que ele reduz o estresse mecânico no wafer e no chip e reduz os danos potenciais causados pelo contato físico. No entanto, este processo é mais complexo e demorado do que outros métodos, especialmente quando se trata de wafers mais espessos ou materiais com elevada resistência ao ataque, pelo que a sua aplicação na produção em massa é limitada.
▲ Rede de origem de imagem
Na fabricação de semicondutores, o método de corte do wafer precisa ser selecionado com base em muitos fatores, incluindo propriedades do material do wafer, tamanho e geometria do chip, precisão e exatidão necessárias e custo e eficiência geral de produção.
Horário da postagem: 20 de setembro de 2024