Napolitanatăierea este una dintre verigile importante în producția de semiconductori de putere. Acest pas este conceput pentru a separa cu precizie circuitele integrate individuale sau cipurile de plăcile semiconductoare.
Cheia pentrunapolitanatăierea este de a putea separa așchiile individuale, asigurând în același timp că structurile și circuitele delicate încorporate înnapolitananu sunt deteriorate. Succesul sau eșecul procesului de tăiere nu afectează numai calitatea separării și randamentul așchii, dar este, de asemenea, direct legat de eficiența întregului proces de producție.
▲Trei tipuri comune de tăiere a napolitanelor | Sursa: KLA CHINA
În prezent, comunulnapolitanaprocesele de tăiere sunt împărțite în:
Tăiere cu lamă: cost redus, folosit de obicei pentru mai groasenapolitane
Tăiere cu laser: cost ridicat, utilizat de obicei pentru napolitane cu o grosime mai mare de 30μm
Tăiere cu plasmă: cost ridicat, mai multe restricții, de obicei utilizate pentru napolitane cu o grosime mai mică de 30μm
Tăiere mecanică cu lamă
Tăierea cu lamă este un proces de tăiere de-a lungul liniei de scriere cu un disc de șlefuit rotativ de mare viteză (lamă). Lama este de obicei realizată din material diamant abraziv sau ultra-subțire, potrivit pentru feliere sau canelare pe plachete de siliciu. Cu toate acestea, ca metodă de tăiere mecanică, tăierea cu lame se bazează pe îndepărtarea fizică a materialului, care poate duce cu ușurință la ciobirea sau crăparea marginii așchiilor, afectând astfel calitatea produsului și reducând randamentul.
Calitatea produsului final produs prin procesul de tăiere mecanică este afectată de mai mulți parametri, inclusiv viteza de tăiere, grosimea lamei, diametrul lamei și viteza de rotație a lamei.
Tăierea completă este cea mai de bază metodă de tăiere cu lamă, care taie complet piesa de prelucrat prin tăierea la un material fix (cum ar fi o bandă de tăiere).
▲ Tăiere mecanică cu lamă-tăiere completă | Rețeaua sursei imaginii
Tăierea pe jumătate este o metodă de prelucrare care produce o canelură prin tăierea la mijlocul piesei de prelucrat. Prin efectuarea continuă a procesului de canelare, pot fi produse pieptene și puncte în formă de ac.
▲ Tăiere mecanică cu lamă-tăiere pe jumătate | Rețeaua sursei imaginii
Tăierea dublă este o metodă de prelucrare care utilizează un ferăstrău de feliere dublu cu două axe pentru a efectua tăieri complete sau pe jumătate pe două linii de producție în același timp. Ferăstrăul de feliere dublu are două axe de ax. Prin acest proces se poate obține un randament ridicat.
▲ Tăiere mecanică cu lamă-tăiere dublă | Rețeaua sursei imaginii
Tăierea în trepte folosește un ferăstrău de feliere dublu cu două axe pentru a efectua tăieturi complete și pe jumătate în două etape. Utilizați lame optimizate pentru tăierea stratului de cablare de pe suprafața plachetei și lame optimizate pentru monocristalul de siliciu rămas pentru a obține o prelucrare de înaltă calitate.
▲ Tăiere mecanică cu lamă – tăiere în trepte | Rețeaua sursei imaginii
Tăierea teșită este o metodă de prelucrare care folosește o lamă cu o margine în formă de V pe marginea semităiată pentru a tăia napolitana în două etape în timpul procesului de tăiere în trepte. Procesul de teșire se efectuează în timpul procesului de tăiere. Prin urmare, se poate obține o rezistență ridicată a matriței și o prelucrare de înaltă calitate.
▲ Tăiere mecanică cu lamă – tăiere teșită | Rețeaua sursei imaginii
Tăiere cu laser
Tăierea cu laser este o tehnologie de tăiere a plachetelor fără contact care utilizează un fascicul laser focalizat pentru a separa cipurile individuale de plăcile semiconductoare. Fascicul laser de înaltă energie este focalizat pe suprafața plachetei și se evaporă sau îndepărtează materialul de-a lungul liniei de tăiere predeterminate prin procese de ablație sau descompunere termică.
▲ Diagrama de tăiere cu laser | Sursa imagine: KLA CHINA
Tipurile de lasere utilizate pe scară largă în prezent includ lasere ultraviolete, lasere cu infraroșu și lasere cu femtosecunde. Printre acestea, laserele ultraviolete sunt adesea folosite pentru ablația precisă la rece datorită energiei fotonice ridicate, iar zona afectată de căldură este extrem de mică, ceea ce poate reduce în mod eficient riscul de deteriorare termică a plachetei și a cipurilor din jur. Laserele cu infraroșu sunt mai potrivite pentru napolitane mai groase, deoarece pot pătrunde adânc în material. Laserele femtosecunde realizează îndepărtarea materialului de înaltă precizie și eficientă, cu un transfer de căldură aproape neglijabil prin impulsuri de lumină ultrascurte.
Tăierea cu laser are avantaje semnificative față de tăierea tradițională cu lamă. În primul rând, ca proces fără contact, tăierea cu laser nu necesită presiune fizică asupra plachetei, reducând problemele de fragmentare și fisurare comune în tăierea mecanică. Această caracteristică face ca tăierea cu laser să fie deosebit de potrivită pentru prelucrarea napolitanelor fragile sau ultra-subțiri, în special a celor cu structuri complexe sau caracteristici fine.
▲ Diagrama de tăiere cu laser | Rețeaua sursei imaginii
În plus, precizia ridicată și acuratețea tăierii cu laser îi permit să focalizeze fasciculul laser la o dimensiune extrem de mică a punctului, să susțină modele complexe de tăiere și să realizeze separarea distanței minime dintre așchii. Această caracteristică este deosebit de importantă pentru dispozitivele semiconductoare avansate cu dimensiuni reduse.
Cu toate acestea, tăierea cu laser are și unele limitări. În comparație cu tăierea cu lamă, este mai lentă și mai costisitoare, mai ales în producția pe scară largă. În plus, alegerea tipului de laser potrivit și optimizarea parametrilor pentru a asigura îndepărtarea eficientă a materialului și zona minimă afectată de căldură poate fi o provocare pentru anumite materiale și grosimi.
Tăiere prin ablație cu laser
În timpul tăierii prin ablație cu laser, fasciculul laser este focalizat cu precizie pe o locație specificată de pe suprafața plachetei, iar energia laserului este ghidată conform unui model de tăiere predeterminat, tăind treptat prin napolitană până la fund. În funcție de cerințele de tăiere, această operație se realizează folosind un laser pulsat sau un laser cu undă continuă. Pentru a preveni deteriorarea plachetei din cauza încălzirii locale excesive a laserului, se folosește apă de răcire pentru a răci și a proteja napolitana de deteriorarea termică. În același timp, apa de răcire poate elimina eficient particulele generate în timpul procesului de tăiere, poate preveni contaminarea și poate asigura calitatea tăierii.
Tăiere invizibilă cu laser
Laserul poate fi, de asemenea, focalizat pentru a transfera căldură în corpul principal al plachetei, o metodă numită „tăiere cu laser invizibil”. Pentru această metodă, căldura de la laser creează goluri în benzile de scriere. Aceste zone slăbite obțin apoi un efect de penetrare similar prin rupere atunci când napolitana este întinsă.
▲ Procesul principal de tăiere invizibilă cu laser
Procesul de tăiere invizibil este un proces cu laser cu absorbție internă, mai degrabă decât ablația cu laser în care laserul este absorbit la suprafață. Cu tăierea invizibilă, se folosește energia fasciculului laser cu o lungime de undă care este semi-transparentă pentru materialul substratului plachetei. Procesul este împărțit în două etape principale, unul este un proces bazat pe laser, iar celălalt este un proces de separare mecanică.
▲Raza laser creează o perforație sub suprafața plachetei, iar părțile din față și din spate nu sunt afectate | Rețeaua sursei imaginii
În primul pas, pe măsură ce fasciculul laser scanează placheta, fasciculul laser se concentrează asupra unui punct specific din interiorul plachetei, formând un punct de fisurare în interior. Energia fasciculului face ca în interior să se formeze o serie de fisuri, care nu s-au extins încă prin întreaga grosime a plachetei până la suprafețele superioare și inferioare.
▲Comparație a plachetelor de siliciu cu grosimea de 100μm tăiate prin metoda cu lame și metoda de tăiere invizibilă cu laser | Rețeaua sursei imaginii
În a doua etapă, banda de cip din partea inferioară a plachetei este expandată fizic, ceea ce provoacă tensiuni de tracțiune în fisurile din interiorul plachetei, care sunt induse în procesul cu laser în prima etapă. Această solicitare face ca fisurile să se extindă vertical către suprafețele superioare și inferioare ale plachetei și apoi să separe napolitana în așchii de-a lungul acestor puncte de tăiere. La tăierea invizibilă, jumătate de tăiere sau jumătate de tăiere pe partea inferioară este de obicei utilizată pentru a facilita separarea napolitanelor în așchii sau așchii.
Avantajele cheie ale tăierii cu laser invizibile față de ablația cu laser:
• Nu este necesar lichid de răcire
• Nu sunt generate resturi
• Fără zone afectate de căldură care ar putea deteriora circuitele sensibile
Tăiere cu plasmă
Tăierea cu plasmă (cunoscută și sub denumirea de gravare cu plasmă sau gravare uscată) este o tehnologie avansată de tăiere a plachetelor care utilizează gravarea cu ioni reactivi (RIE) sau gravarea cu ioni reactivi profund (DRIE) pentru a separa cipurile individuale de plăcile semiconductoare. Tehnologia realizează tăierea prin îndepărtarea chimică a materialului de-a lungul liniilor de tăiere predeterminate folosind plasmă.
În timpul procesului de tăiere cu plasmă, placheta semiconductoare este plasată într-o cameră de vid, un amestec de gaz reactiv controlat este introdus în cameră și se aplică un câmp electric pentru a genera o plasmă care conține o concentrație mare de ioni reactivi și radicali. Aceste specii reactive interacționează cu materialul de napolitană și îndepărtează selectiv materialul de napolitană de-a lungul liniei de marcare printr-o combinație de reacție chimică și pulverizare fizică.
Principalul avantaj al tăierii cu plasmă este că reduce stresul mecanic asupra plachetei și cip și reduce potențialele daune cauzate de contactul fizic. Cu toate acestea, acest proces este mai complex și mai consumator de timp decât alte metode, în special atunci când aveți de-a face cu napolitane mai groase sau materiale cu rezistență mare la gravare, astfel încât aplicarea sa în producția de masă este limitată.
▲ Rețea sursă de imagine
În producția de semiconductori, metoda de tăiere a plachetelor trebuie selectată pe baza multor factori, inclusiv proprietățile materialului plachetei, dimensiunea și geometria așchiilor, precizia și acuratețea necesare și costul și eficiența generală de producție.
Ora postării: 20-sept-2024