Oblátkarezanie je jedným z dôležitých článkov vo výrobe výkonových polovodičov. Tento krok je určený na presné oddelenie jednotlivých integrovaných obvodov alebo čipov od polovodičových doštičiek.
Kľúčom koblátkarezanie je schopné oddeliť jednotlivé čipy a zároveň zabezpečiť, aby jemné štruktúry a obvody vložené dooblátkanie sú poškodené. Úspech alebo neúspech procesu rezania ovplyvňuje nielen kvalitu separácie a výťažnosť triesky, ale priamo súvisí aj s efektívnosťou celého výrobného procesu.
▲Tri bežné typy rezania plátkov | Zdroj: KLA CHINA
V súčasnosti bežnéoblátkaProcesy rezania sa delia na:
Rezanie čepele: nízka cena, zvyčajne sa používa na hrubšieoblátky
Rezanie laserom: vysoké náklady, zvyčajne sa používa pre doštičky s hrúbkou viac ako 30 μm
Plazmové rezanie: vysoké náklady, viac obmedzení, zvyčajne sa používa pre doštičky s hrúbkou menšou ako 30 μm
Mechanické rezanie čepeľou
Rezanie čepele je proces rezania pozdĺž rysovacej čiary pomocou vysokorýchlostného rotujúceho brúsneho kotúča (čepeľ). Čepeľ je zvyčajne vyrobená z abrazívneho alebo ultratenkého diamantového materiálu, vhodného na krájanie alebo drážkovanie na kremíkových doštičkách. Ako mechanická metóda rezania sa však rezanie čepeľou spolieha na fyzické odstraňovanie materiálu, čo môže ľahko viesť k odštiepeniu alebo prasknutiu okraja triesky, čo ovplyvňuje kvalitu produktu a znižuje výnos.
Kvalita konečného produktu vyrobeného procesom mechanického pílenia je ovplyvnená viacerými parametrami, vrátane reznej rýchlosti, hrúbky kotúča, priemeru kotúča a rýchlosti otáčania kotúča.
Úplné rezanie je najzákladnejšia metóda rezania čepeľou, ktorá úplne odreže obrobok rezaním na pevný materiál (napríklad rezaciu pásku).
▲ Mechanické rezanie kotúča – úplný rez | Sieť zdroja obrazu
Polovičný rez je metóda spracovania, ktorá vytvára drážku rezaním do stredu obrobku. Nepretržitým vykonávaním procesu drážkovania je možné vyrobiť hroty v tvare hrebeňa a ihly.
▲ Mechanický rezací kotúč - polovičný rez | Sieť zdroja obrazu
Dvojitý rez je metóda spracovania, ktorá využíva dvojitú krájaciu pílu s dvoma vretenami na vykonávanie úplných alebo polovičných rezov na dvoch výrobných linkách súčasne. Dvojitá krájacia píla má dve vretenové osi. Týmto procesom možno dosiahnuť vysokú priepustnosť.
▲ Mechanické rezanie čepele – dvojitý rez | Sieť zdroja obrazu
Krokový rez využíva dvojitú krájaciu pílu s dvoma vretenami na vykonávanie úplných a polovičných rezov v dvoch fázach. Používajte čepele optimalizované na rezanie vrstvy vodičov na povrchu plátku a čepele optimalizované pre zvyšný kremíkový monokryštál, aby ste dosiahli vysokokvalitné spracovanie.
▲ Mechanické rezanie čepeľou – krokové rezanie | Sieť zdroja obrazu
Skosené rezanie je metóda spracovania, ktorá využíva čepeľ s okrajom v tvare V na polovičnom reze na rezanie plátku v dvoch fázach počas procesu krokového rezania. Proces skosenia sa vykonáva počas procesu rezania. Preto je možné dosiahnuť vysokú pevnosť formy a vysokokvalitné spracovanie.
▲ Mechanické rezanie čepeľou – šikmé rezanie | Sieť zdroja obrazu
Laserové rezanie
Laserové rezanie je bezkontaktná technológia rezania doštičiek, ktorá využíva zaostrený laserový lúč na oddelenie jednotlivých čipov od polovodičových doštičiek. Vysokoenergetický laserový lúč je zaostrený na povrch plátku a odparuje alebo odstraňuje materiál pozdĺž vopred určenej línie rezu prostredníctvom procesov ablácie alebo tepelného rozkladu.
▲ Schéma rezania laserom | Zdroj obrázkov: KLA CHINA
V súčasnosti široko používané typy laserov zahŕňajú ultrafialové lasery, infračervené lasery a femtosekundové lasery. Spomedzi nich sa ultrafialové lasery často používajú na presnú studenú abláciu kvôli ich vysokej fotónovej energii a tepelne ovplyvnená zóna je extrémne malá, čo môže účinne znížiť riziko tepelného poškodenia doštičky a jej okolitých čipov. Infračervené lasery sú vhodnejšie pre hrubšie plátky, pretože môžu preniknúť hlboko do materiálu. Femtosekundové lasery dosahujú vysoko presné a efektívne odstraňovanie materiálu s takmer zanedbateľným prenosom tepla prostredníctvom ultrakrátkych svetelných impulzov.
Laserové rezanie má významné výhody oproti tradičnému rezaniu čepeľou. Po prvé, ako bezkontaktný proces, rezanie laserom nevyžaduje fyzický tlak na plátok, čím sa znižujú problémy s fragmentáciou a praskaním, ktoré sú bežné pri mechanickom rezaní. Vďaka tejto vlastnosti je rezanie laserom obzvlášť vhodné na spracovanie krehkých alebo ultratenkých plátkov, najmä tých so zložitými štruktúrami alebo jemnými vlastnosťami.
▲ Schéma rezania laserom | Sieť zdroja obrazu
Okrem toho vysoká presnosť a presnosť rezania laserom umožňuje zamerať laserový lúč na extrémne malú veľkosť bodu, podporovať zložité rezné vzory a dosiahnuť oddelenie minimálnej vzdialenosti medzi trieskami. Táto funkcia je obzvlášť dôležitá pre pokročilé polovodičové zariadenia so zmenšujúcimi sa veľkosťami.
Rezanie laserom má však aj určité obmedzenia. V porovnaní s rezaním čepeľou je to pomalšie a drahšie, najmä vo veľkovýrobe. Navyše výber správneho typu lasera a optimalizácia parametrov na zabezpečenie efektívneho odstraňovania materiálu a minimálnej tepelne ovplyvnenej zóny môže byť pre určité materiály a hrúbky náročné.
Laserové ablačné rezanie
Počas rezania laserovou abláciou je laserový lúč presne zaostrený na určené miesto na povrchu plátku a energia lasera je vedená podľa vopred určeného rezacieho vzoru, pričom plátok postupne prerezáva až ku dnu. V závislosti od požiadaviek na rezanie sa táto operácia vykonáva pomocou pulzného lasera alebo lasera s kontinuálnou vlnou. Aby sa zabránilo poškodeniu plátku nadmerným lokálnym ohrevom lasera, používa sa chladiaca voda na ochladenie a ochranu plátku pred tepelným poškodením. Súčasne môže chladiaca voda tiež účinne odstraňovať častice vznikajúce pri procese rezania, predchádzať kontaminácii a zabezpečiť kvalitu rezu.
Laserové neviditeľné rezanie
Laser môže byť tiež zameraný na prenos tepla do hlavného tela plátku, čo je metóda nazývaná "neviditeľné laserové rezanie". Pri tejto metóde teplo z lasera vytvára medzery v rysovacích dráhach. Tieto oslabené oblasti potom dosahujú podobný penetračný efekt tým, že sa zlomia pri naťahovaní plátku.
▲Hlavný proces laserového neviditeľného rezania
Neviditeľný proces rezania je proces interného absorpčného lasera, a nie laserová ablácia, kde je laser absorbovaný na povrchu. Pri neviditeľnom rezaní sa využíva energia laserového lúča s vlnovou dĺžkou, ktorá je polopriepustná pre materiál plátkového substrátu. Proces je rozdelený do dvoch hlavných krokov, jeden je proces založený na laseri a druhý je proces mechanickej separácie.
▲Laserový lúč vytvára perforáciu pod povrchom plátku a predná a zadná strana nie sú ovplyvnené | Sieť zdroja obrazu
V prvom kroku, keď laserový lúč skenuje plátok, laserový lúč sa zameria na konkrétny bod vo vnútri plátku, čím sa vo vnútri vytvorí bod prasknutia. Energia lúča spôsobí, že sa vo vnútri vytvorí séria trhlín, ktoré sa ešte nerozšírili cez celú hrúbku plátku na horný a spodný povrch.
▲Porovnanie 100μm hrubých kremíkových plátkov rezaných čepeľovou metódou a laserovou neviditeľnou metódou rezania | Sieť zdroja obrazu
V druhom kroku sa čipová páska na spodku plátku fyzicky roztiahne, čo spôsobí ťahové napätie v trhlinách vo vnútri plátku, ktoré sú indukované v laserovom procese v prvom kroku. Toto napätie spôsobuje, že sa trhliny rozširujú vertikálne na horný a dolný povrch plátku a potom sa plátok rozdeľuje na triesky pozdĺž týchto rezných bodov. Pri neviditeľnom rezaní sa zvyčajne používa polovičné rezanie alebo polovičné rezanie na spodnej strane na uľahčenie oddelenia plátkov na triesky alebo triesky.
Kľúčové výhody rezania neviditeľným laserom oproti laserovej ablácii:
• Nevyžaduje sa žiadna chladiaca kvapalina
• Nevytvárajú sa žiadne nečistoty
• Žiadne tepelne ovplyvnené zóny, ktoré by mohli poškodiť citlivé obvody
Plazmové rezanie
Plazmové rezanie (tiež známe ako plazmové leptanie alebo suché leptanie) je pokročilá technológia rezania doštičiek, ktorá využíva reaktívne iónové leptanie (RIE) alebo hlboké reaktívne iónové leptanie (DRIE) na oddelenie jednotlivých čipov od polovodičových doštičiek. Technológia dosahuje rezanie chemickým odoberaním materiálu pozdĺž vopred určených rezných línií pomocou plazmy.
Počas procesu plazmového rezania sa polovodičový plátok umiestni do vákuovej komory, do komory sa zavedie riadená reaktívna plynná zmes a elektrické pole sa aplikuje na generovanie plazmy obsahujúcej vysokú koncentráciu reaktívnych iónov a radikálov. Tieto reaktívne častice interagujú s plátkovým materiálom a selektívne odstraňujú plátkový materiál pozdĺž rysky prostredníctvom kombinácie chemickej reakcie a fyzikálneho rozprašovania.
Hlavnou výhodou plazmového rezania je, že znižuje mechanické namáhanie plátku a triesky a znižuje potenciálne poškodenie spôsobené fyzickým kontaktom. Tento proces je však zložitejší a časovo náročnejší ako iné metódy, najmä pri práci s hrubšími plátkami alebo materiálmi s vysokou odolnosťou proti leptaniu, takže jeho použitie v hromadnej výrobe je obmedzené.
▲Sieť zdroja obrazu
Pri výrobe polovodičov je potrebné zvoliť metódu rezania plátkov na základe mnohých faktorov, vrátane vlastností materiálu plátku, veľkosti a geometrie čipu, požadovanej presnosti a presnosti a celkových výrobných nákladov a efektívnosti.
Čas odoslania: 20. septembra 2024