Vafeljrezanje je eden od pomembnih členov v proizvodnji močnostnih polprevodnikov. Ta korak je zasnovan za natančno ločevanje posameznih integriranih vezij ali čipov od polprevodniških rezin.
Ključ dooblatrezanje pomeni možnost ločevanja posameznih čipov, hkrati pa zagotoviti, da so občutljive strukture in vezja, vdelana voblatniso poškodovani. Uspeh ali neuspeh postopka rezanja ne vpliva le na kakovost ločevanja in izkoristek odrezkov, temveč je neposredno povezan tudi z učinkovitostjo celotnega proizvodnega procesa.
▲Tri običajne vrste rezanja oblatov | Vir: KLA KITAJSKA
Trenutno pogostaoblatpostopke rezanja delimo na:
Rezanje z rezilom: poceni, običajno se uporablja za debelejšenapolitanke
Lasersko rezanje: visoki stroški, običajno se uporablja za rezine z debelino nad 30 μm
Plazemsko rezanje: visoki stroški, več omejitev, običajno se uporablja za rezine z debelino manj kot 30 μm
Mehansko rezanje z rezili
Rezanje z rezilom je postopek rezanja vzdolž rezalne linije z visokohitrostno vrtečo se brusilno ploščo (rezilo). Rezilo je običajno izdelano iz abrazivnega ali ultra tankega diamantnega materiala, primernega za rezanje ali žlebljenje na silikonskih rezinah. Vendar pa se rezanje z rezili kot mehanska metoda rezanja opira na fizično odstranjevanje materiala, kar lahko zlahka povzroči krušenje ali pokanje roba odrezkov, kar vpliva na kakovost izdelka in zmanjša izkoristek.
Na kakovost končnega izdelka, proizvedenega z mehanskim postopkom žaganja, vpliva več parametrov, vključno s hitrostjo rezanja, debelino rezila, premerom rezila in hitrostjo vrtenja rezila.
Polni rez je najosnovnejša metoda rezanja z rezilom, ki popolnoma razreže obdelovanec z rezanjem na fiksen material (kot je trak za rezanje).
▲ Rezanje z mehanskim rezilom-polni rez | Omrežje vira slike
Polovični rez je metoda obdelave, ki ustvari utor z rezanjem do sredine obdelovanca. Z nenehnim izvajanjem postopka žlebljenja je mogoče izdelati konice v obliki glavnika in igle.
▲ Rezanje z mehanskim rezilom-polovični rez | Omrežje vira slike
Dvojni rez je metoda obdelave, ki uporablja žago za dvojno rezanje z dvema vretenoma za polne ali polovične reze na dveh proizvodnih linijah hkrati. Dvojna rezalna žaga ima dve vretenasti osi. S tem postopkom je mogoče doseči visoko prepustnost.
▲ Mehansko rezanje z rezili - dvojni rez | Omrežje vira slike
Stopničasti rez uporablja dvojno rezalno žago z dvema vretenoma za izvedbo polnih in polovičnih rezov v dveh stopnjah. Uporabite rezila, optimizirana za rezanje plasti ožičenja na površini rezine, in rezila, optimizirana za preostali monokristal silicija, da dosežete visokokakovostno obdelavo.
▲ Mehansko rezanje z rezili – stopenjsko rezanje | Omrežje vira slike
Poševno rezanje je metoda obdelave, ki uporablja rezilo z robom v obliki črke V na polodrezanem robu za rezanje rezin v dveh stopnjah med postopkom postopnega rezanja. Postopek posnemanja se izvaja med postopkom rezanja. Zato je mogoče doseči visoko trdnost kalupa in visokokakovostno obdelavo.
▲ Mehansko rezanje z rezili – poševno rezanje | Omrežje vira slike
Lasersko rezanje
Lasersko rezanje je brezkontaktna tehnologija rezanja rezin, ki uporablja fokusiran laserski žarek za ločevanje posameznih čipov od polprevodniških rezin. Visokoenergijski laserski žarek se usmeri na površino rezine in izhlapi ali odstrani material vzdolž vnaprej določene linije rezanja s postopkom ablacije ali termične razgradnje.
▲ Diagram laserskega rezanja | Vir slike: KLA CHINA
Vrste laserjev, ki se trenutno pogosto uporabljajo, vključujejo ultravijolične laserje, infrardeče laserje in femtosekundne laserje. Med njimi se ultravijolični laserji pogosto uporabljajo za natančno hladno ablacijo zaradi njihove visoke fotonske energije, toplotno prizadeta cona pa je izredno majhna, kar lahko učinkovito zmanjša tveganje toplotne poškodbe rezine in njenih okoliških čipov. Infrardeči laserji so bolj primerni za debelejše rezine, ker lahko prodrejo globoko v material. Femtosekundni laserji dosegajo visoko natančno in učinkovito odstranjevanje materiala s skoraj zanemarljivim prenosom toplote skozi ultrakratke svetlobne impulze.
Lasersko rezanje ima pomembne prednosti pred tradicionalnim rezanjem z rezili. Prvič, lasersko rezanje kot brezkontaktni postopek ne zahteva fizičnega pritiska na rezino, kar zmanjšuje težave z drobljenjem in pokanjem, ki so pogoste pri mehanskem rezanju. Zaradi te funkcije je lasersko rezanje posebej primerno za obdelavo krhkih ali ultratankih rezin, zlasti tistih s kompleksno strukturo ali finimi lastnostmi.
▲ Diagram laserskega rezanja | Omrežje vira slike
Poleg tega visoka natančnost in natančnost laserskega rezanja omogočata fokusiranje laserskega žarka na izredno majhno točko, podporo zapletenim vzorcem rezanja in doseganje ločevanja minimalne razdalje med odrezki. Ta funkcija je še posebej pomembna za napredne polprevodniške naprave z manjšo velikostjo.
Vendar ima lasersko rezanje tudi nekaj omejitev. V primerjavi z rezanjem z rezili je počasnejše in dražje, zlasti v obsežni proizvodnji. Poleg tega je izbira pravega tipa laserja in optimizacija parametrov za zagotovitev učinkovitega odstranjevanja materiala in minimalne toplotno prizadete cone lahko izziv za določene materiale in debeline.
Rezanje z lasersko ablacijo
Med rezanjem z lasersko ablacijo je laserski žarek natančno fokusiran na določeno mesto na površini rezine, laserska energija pa je vodena v skladu z vnaprej določenim rezalnim vzorcem, ki postopoma prereže rezino do dna. Odvisno od zahtev rezanja se ta operacija izvede z uporabo impulznega laserja ali laserja z zveznimi valovi. Da bi preprečili poškodbe rezine zaradi premočnega lokalnega segrevanja laserja, se uporablja hladilna voda za hlajenje in zaščito rezine pred toplotnimi poškodbami. Hkrati lahko hladilna voda tudi učinkovito odstrani delce, ki nastanejo med postopkom rezanja, prepreči kontaminacijo in zagotovi kakovost rezanja.
Lasersko nevidno rezanje
Laser se lahko tudi usmeri za prenos toplote v glavno telo rezine, metoda, imenovana "nevidno lasersko rezanje". Pri tej metodi toplota iz laserja ustvari vrzeli v pasovih za pisala. Ta oslabljena območja nato dosežejo podoben učinek penetracije tako, da se zlomijo, ko se rezina raztegne.
▲Glavni postopek laserskega nevidnega rezanja
Postopek nevidnega rezanja je laserski postopek z notranjo absorpcijo in ne laserska ablacija, kjer se laser absorbira na površini. Pri nevidnem rezanju se uporablja energija laserskega žarka z valovno dolžino, ki je polprosojna za material podlage rezine. Postopek je razdeljen na dva glavna koraka, eden je laserski postopek, drugi pa mehanski postopek ločevanja.
▲Laserski žarek ustvari perforacijo pod površino rezine, sprednja in zadnja stran pa nista prizadeti | Omrežje vira slike
V prvem koraku, ko laserski žarek skenira rezino, se laserski žarek osredotoči na določeno točko znotraj rezine in v notranjosti tvori točko razpokanja. Energija žarka povzroči nastanek niza razpok v notranjosti, ki še niso segale skozi celotno debelino rezine do zgornje in spodnje površine.
▲Primerjava silicijevih rezin debeline 100 μm, rezanih z metodo rezila in lasersko nevidno metodo rezanja | Omrežje vira slike
V drugem koraku se trak odrezkov na dnu rezine fizično razširi, kar povzroči natezno napetost v razpokah znotraj rezine, ki nastanejo v laserskem procesu v prvem koraku. Ta napetost povzroči, da se razpoke razširijo navpično na zgornjo in spodnjo površino rezine in nato ločijo rezino na odrezke vzdolž teh rezalnih točk. Pri nevidnem rezanju se običajno uporablja polovično rezanje ali polovično rezanje na spodnji strani, da se olajša ločevanje rezin na čips ali čips.
Ključne prednosti nevidnega laserskega rezanja pred lasersko ablacijo:
• Hladilno sredstvo ni potrebno
• Ne nastajajo smeti
• Ni toplotno prizadetih območij, ki bi lahko poškodovala občutljiva vezja
Plazemsko rezanje
Plazemsko rezanje (znano tudi kot plazemsko jedkanje ali suho jedkanje) je napredna tehnologija rezanja rezin, ki uporablja reaktivno ionsko jedkanje (RIE) ali globoko reaktivno ionsko jedkanje (DRIE) za ločevanje posameznih čipov od polprevodniških rezin. Tehnologija doseže rezanje s kemičnim odstranjevanjem materiala vzdolž vnaprej določenih linij rezanja s pomočjo plazme.
Med postopkom plazemskega rezanja se polprevodniška rezina postavi v vakuumsko komoro, v komoro se vnese nadzorovana reaktivna mešanica plinov in uporabi se električno polje za ustvarjanje plazme, ki vsebuje visoko koncentracijo reaktivnih ionov in radikalov. Te reaktivne vrste medsebojno delujejo z materialom rezin in selektivno odstranijo material rezin vzdolž črte s kombinacijo kemične reakcije in fizičnega razprševanja.
Glavna prednost plazemskega rezanja je, da zmanjša mehansko obremenitev rezine in čipa ter zmanjša morebitno škodo, ki jo povzroči fizični stik. Vendar pa je ta postopek kompleksnejši in dolgotrajnejši od drugih metod, zlasti pri debelejših rezinah ali materialih z visoko odpornostjo proti jedkanju, zato je njegova uporaba v masovni proizvodnji omejena.
▲Omrežje vira slike
V proizvodnji polprevodnikov je treba način rezanja rezin izbrati na podlagi številnih dejavnikov, vključno z lastnostmi materiala rezin, velikostjo in geometrijo čipa, zahtevano natančnostjo in natančnostjo ter skupnimi proizvodnimi stroški in učinkovitostjo.
Čas objave: 20. september 2024