OblatnaRezanje 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 dooblatiRezanje je namenjeno ločevanju posameznih odrezkov, hkrati pa zagotavlja, da se ohranijo občutljive strukture in vezja, vgrajena voblatiniso poškodovani. Uspeh ali neuspeh procesa rezanja ne vpliva le na kakovost ločevanja in izkoristek odrezkov, temveč je neposredno povezan tudi z učinkovitostjo celotnega proizvodnega procesa.
▲Tri pogoste vrste rezanja rezin | Vir: KLA CHINA
Trenutno je skupnooblatiPostopki rezanja so razdeljeni na:
Rezanje z rezilom: nizki stroški, običajno se uporablja za debelejšeoblati
Lasersko rezanje: visoki stroški, običajno se uporablja za rezine debeline več kot 30 μm
Plazemsko rezanje: visoki stroški, več omejitev, običajno se uporablja za rezine z debelino manj kot 30 μm
Mehansko rezanje z rezilom
Rezanje z rezilom je postopek rezanja vzdolž črte zareza z visokohitrostnim vrtečim se brusilnim diskom (rezilom). Rezilo je običajno izdelano iz abrazivnega ali ultra tankega diamantnega materiala, primernega za rezanje ali žlebljenje silicijevih rezin. Vendar pa je rezanje z rezilom kot mehanska metoda rezanja odvisno od fizičnega odstranjevanja materiala, kar lahko zlahka povzroči odkrušitev ali razpokanje roba odrezka, 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 odreže obdelovanec z rezanjem na fiksni material (kot je rezalni trak).
▲ Mehansko rezilo za rezanje - poln rez | Omrežje virov slik
Polovični rez je metoda obdelave, pri kateri se utor ustvari z rezanjem do sredine obdelovanca. Z neprekinjenim izvajanjem postopka utorjenja je mogoče izdelati glavnikaste in igličaste konice.
▲ Mehansko rezilo za rezanje - polovični rez | Omrežje virov slik
Dvojni rez je metoda obdelave, pri kateri se z dvojno rezalno žago z dvema vretenoma izvajajo polne ali polovične reze na dveh proizvodnih linijah hkrati. Dvojna rezalna žaga ima dve osi vretena. S tem postopkom je mogoče doseči visoko produktivnost.
▲ Mehansko rezanje z rezilom - dvojni rez | Omrežje virov slik
Stopničasto rezanje uporablja dvojno rezalno žago z dvema vretenoma za izvedbo polnih in polovičnih rezov v dveh stopnjah. Za doseganje visokokakovostne obdelave se uporabljajo rezila, optimizirana za rezanje plasti ožičenja na površini rezine, in rezila, optimizirana za preostali silicijev monokristal.
▲ Mehansko rezanje z rezilom – stopenjsko rezanje | Omrežje virov slik
Poševno rezanje je metoda obdelave, pri kateri se rezina reže v dveh fazah z rezilom z V-oblikovanim robom na pol odrezanem robu. Med rezanjem se izvede tudi poševno rezanje. Tako se doseže visoka trdnost kalupa in visoka kakovost obdelave.
▲ Mehansko rezanje z rezilom – poševno rezanje | Omrežje virov slik
Lasersko rezanje
Lasersko rezanje je tehnologija brezkontaktnega rezanja rezin, ki uporablja fokusiran laserski žarek za ločevanje posameznih čipov od polprevodniških rezin. Visokoenergijski laserski žarek je fokusiran na površino rezine in izhlapeva ali odstranjuje material vzdolž vnaprej določene linije rezanja z ablacijo ali termično razgradnjo.
▲ Diagram laserskega rezanja | Vir slike: KLA CHINA
Trenutno se pogosto uporabljajo ultravijolični, infrardeči in femtosekundni laserji. Med njimi se ultravijolični laserji pogosto uporabljajo za natančno hladno ablacijo zaradi visoke energije fotonov, območje, ki ga prizadene toplota, pa je izjemno majhno, kar lahko učinkovito zmanjša tveganje za 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 natančnost in učinkovito odstranjevanje materiala s skoraj zanemarljivim prenosom toplote z ultrakratkimi svetlobnimi impulzi.
Lasersko rezanje ima pomembne prednosti pred tradicionalnim rezanjem z rezilom. Prvič, ker gre za brezkontaktni postopek, lasersko rezanje ne zahteva fizičnega pritiska na rezino, kar zmanjšuje težave z drobljenjem in razpokami, ki so pogoste pri mehanskem rezanju. Zaradi te lastnosti je lasersko rezanje še posebej primerno za obdelavo krhkih ali ultra tankih rezin, zlasti tistih s kompleksnimi strukturami ali finimi lastnostmi.
▲ Diagram laserskega rezanja | Omrežje virov slik
Poleg tega visoka natančnost in točnost laserskega rezanja omogoča fokusiranje laserskega žarka na izjemno majhno velikost pike, podporo kompleksnim vzorcem rezanja in doseganje ločevanja z minimalnim razmikom med čipi. Ta lastnost je še posebej pomembna za napredne polprevodniške naprave z vedno manjšimi velikostmi.
Vendar ima lasersko rezanje tudi nekaj omejitev. V primerjavi z rezanjem z lopatico je počasnejše in dražje, zlasti v proizvodnji velikih količin. Poleg tega je lahko izbira prave vrste laserja in optimizacija parametrov za zagotovitev učinkovitega odstranjevanja materiala in minimalnega območja vpliva toplote izziv za določene materiale in debeline.
Lasersko ablacijsko rezanje
Med laserskim ablacijskim rezanjem se laserski žarek natančno usmeri na določeno mesto na površini rezine, laserska energija pa se vodi po vnaprej določenem vzorcu rezanja in postopoma reže skozi rezino do dna. Glede na zahteve rezanja se ta operacija izvaja s pulznim laserjem ali laserjem z neprekinjenim valovanjem. Da bi preprečili poškodbe rezine zaradi prekomernega lokalnega segrevanja laserja, se za hlajenje in zaščito rezine pred toplotnimi poškodbami uporablja hladilna voda. Hkrati lahko hladilna voda učinkovito odstrani tudi delce, ki nastanejo med postopkom rezanja, prepreči kontaminacijo in zagotovi kakovost rezanja.
Nevidno lasersko rezanje
Laser je mogoče usmeriti tudi tako, da prenese toploto v glavni del rezine, kar imenujemo »nevidno lasersko rezanje«. Pri tej metodi toplota laserja ustvari vrzeli v zarezanih stezah. Ta oslabljena območja nato dosežejo podoben učinek prodiranja, saj se pri raztezanju rezine zlomijo.
▲Glavni postopek laserskega nevidnega rezanja
Postopek nevidnega rezanja je postopek notranje absorpcije z laserjem in ne laserska ablacija, kjer se laser absorbira na površini. Pri nevidnem rezanju se uporablja energija laserskega žarka z valovno dolžino, ki je polprepustna za material rezine. Postopek je razdeljen na dva glavna koraka, eden je postopek, ki temelji na laserju, drugi pa je postopek mehanskega ločevanja.
▲Laserski žarek ustvari perforacijo pod površino rezine, sprednja in zadnja stran pa nista prizadeti | Omrežje virov slike
V prvem koraku se laserski žarek med skeniranjem rezine osredotoči na določeno točko znotraj rezine in v njej ustvari razpoko. Energija žarka povzroči nastanek vrste razpok v notranjosti, ki se še niso razširile skozi celotno debelino rezine do zgornje in spodnje površine.
▲Primerjava 100 μm debelih silicijevih rezin, razrezanih z rezilom in lasersko nevidno metodo rezanja | Omrežje virov slik
V drugem koraku se trak čipa 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 navpično razširijo na zgornjo in spodnjo površino rezine, nato pa rezino vzdolž teh rezalnih točk ločijo na čipe. Pri nevidnem rezanju se običajno uporablja polovično rezanje ali polovično rezanje na spodnji strani, da se olajša ločevanje rezin na čipe ali čipe.
Ključne prednosti nevidnega laserskega rezanja pred lasersko ablacijo:
• Hladilna tekočina ni potrebna
• Brez nastajanja odpadkov
• Brez 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 z uporabo plazme.
Med postopkom plazemskega rezanja se polprevodniška rezina namesti v vakuumsko komoro, v komoro se vnese nadzorovana reaktivna mešanica plinov in se uporabi električno polje, ki ustvari plazmo z visoko koncentracijo reaktivnih ionov in radikalov. Te reaktivne snovi interagirajo z materialom rezine in selektivno odstranjujejo material rezine vzdolž črte vreza s kombinacijo kemične reakcije in fizikalnega razprševanja.
Glavna prednost plazemskega rezanja je zmanjšanje mehanskih obremenitev rezine in čipa ter zmanjšanje morebitne škode, ki jo povzroči fizični stik. Vendar je ta postopek bolj zapleten in dolgotrajen kot druge metode, zlasti pri delu z debelejšimi rezinami ali materiali z visoko odpornostjo proti jedkanju, zato je njegova uporaba v množični proizvodnji omejena.
▲Omrežje virov slik
Pri proizvodnji polprevodnikov je treba metodo rezanja rezin izbrati na podlagi številnih dejavnikov, vključno z lastnostmi materiala rezin, velikostjo in geometrijo čipa, zahtevano natančnostjo in točnostjo ter skupnimi proizvodnimi stroški in učinkovitostjo.
Čas objave: 20. september 2024