Ваферсечење је једна од важних карика у производњи енергетских полупроводника. Овај корак је дизајниран да прецизно одвоји појединачна интегрисана кола или чипове од полупроводничких плочица.
Кључ заваферсечење треба да буде у могућности да одвоји појединачне чипове, истовремено осигуравајући да деликатне структуре и кола уграђена увафернису оштећени. Успех или неуспех процеса сечења не утиче само на квалитет одвајања и принос струготине, већ је и директно повезан са ефикасношћу целог производног процеса.
▲Три уобичајена типа сечења вафла | Извор: ОВК КИНА
Тренутно, заједничкиваферПроцеси резања се деле на:
Сечење ножем: ниска цена, обично се користи за дебљенаполитанке
Ласерско сечење: висока цена, обично се користи за облатне дебљине веће од 30 μм
Плазма сечење: висока цена, више ограничења, обично се користи за облатне дебљине мање од 30 μм
Механичко сечење ножем
Сечење сечивом је процес сечења дуж линије писача помоћу брзог ротационог брусног диска (сечива). Оштрица је обично направљена од абразивног или ултра танког дијамантског материјала, погодног за сечење или жлебове на силиконским плочицама. Међутим, као механичка метода сечења, сечење сечивом се ослања на физичко уклањање материјала, што може лако довести до ломљења или пуцања ивице струготине, што утиче на квалитет производа и смањује принос.
На квалитет финалног производа произведеног поступком механичког тестерисања утиче више параметара, укључујући брзину резања, дебљину сечива, пречник сечива и брзину ротације сечива.
Потпуни рез је најосновнији метод сечења сечивом, који у потпуности сече радни предмет сечењем на фиксни материјал (као што је трака за сечење).
▲ Сечење механичким сечивом-потпуно сечење | Мрежа извора слике
Полурез је метода обраде која производи жлеб резањем до средине радног комада. Континуираним извођењем процеса жљебова, могу се произвести чешљасти и игличасти врхови.
▲ Сечење механичким сечивом-полурезано | Мрежа извора слике
Двоструко сечење је метода обраде која користи тестеру за двоструко сечење са два вретена за обављање потпуних или полурезаних резова на две производне линије у исто време. Двострука тестера за сечење има две осовине вретена. Висока пропусност се може постићи овим процесом.
▲ Сечење механичким сечивом-двоструко сечење | Мрежа извора слике
Степен рез користи тестеру за дупло сечење са два вретена за обављање потпуних и полу-реза у две фазе. Користите ножеве оптимизоване за сечење слоја ожичења на површини плочице и ножеве оптимизоване за преостали монокристал силицијума да бисте постигли висококвалитетне обраде.
▲ Механичко сечење ножем – сечење кораком | Мрежа извора слике
Резање под косом је метода обраде која користи сечиво са ивицом у облику слова В на полу-сеченој ивици за сечење облатне у две фазе током процеса сечења корака. Процес скошења се изводи током процеса сечења. Због тога се може постићи висока чврстоћа калупа и висококвалитетна обрада.
▲ Механичко сечење ножем – резање укошено | Мрежа извора слике
Ласерско сечење
Ласерско сечење је технологија бесконтактног резања плочица која користи фокусирани ласерски зрак за одвајање појединачних чипова од полупроводничких плочица. Ласерски зрак високе енергије фокусира се на површину плочице и испарава или уклања материјал дуж унапред одређене линије сечења кроз процесе аблације или термичке декомпозиције.
▲ Шема ласерског сечења | Извор слике: ОВК КИНА
Типови ласера који се тренутно широко користе укључују ултраљубичасте ласере, инфрацрвене ласере и фемтосекундне ласере. Међу њима, ултраљубичасти ласери се често користе за прецизну хладну аблацију због њихове високе енергије фотона, а зона погођена топлотом је изузетно мала, што може ефикасно смањити ризик од термичког оштећења плочице и околних чипова. Инфрацрвени ласери су погоднији за дебље плочице јер могу продрети дубоко у материјал. Фемтосекундни ласери постижу високо прецизно и ефикасно уклањање материјала уз скоро занемарљив пренос топлоте кроз ултракратке светлосне импулсе.
Ласерско сечење има значајне предности у односу на традиционално сечење сечивом. Прво, као безконтактни процес, ласерско сечење не захтева физички притисак на плочицу, смањујући проблеме фрагментације и пуцања који су уобичајени код механичког сечења. Ова карактеристика чини ласерско сечење посебно погодним за обраду ломљивих или ултра танких плочица, посебно оних са сложеном структуром или финим карактеристикама.
▲ Шема ласерског сечења | Мрежа извора слике
Поред тога, висока прецизност и прецизност ласерског сечења омогућава му да фокусира ласерски зрак на изузетно малу величину тачке, подржава сложене обрасце сечења и постигне одвајање минималног размака између струготина. Ова карактеристика је посебно важна за напредне полупроводничке уређаје са смањеним величинама.
Међутим, ласерско сечење такође има нека ограничења. У поређењу са резањем сечива, спорије је и скупље, посебно у великој производњи. Поред тога, избор правог типа ласера и оптимизација параметара како би се обезбедило ефикасно уклањање материјала и минимална зона утицаја топлоте може бити изазов за одређене материјале и дебљине.
Ласерско аблационо сечење
Током ласерског аблационог сечења, ласерски зрак је прецизно фокусиран на одређено место на површини плочице, а енергија ласера се води према унапред одређеном шаблону сечења, постепено сечећи плочицу до дна. У зависности од захтева за сечење, ова операција се изводи помоћу пулсног ласера или ласера са континуираним таласима. Да би се спречило оштећење плочице услед прекомерног локалног загревања ласера, расхладна вода се користи за хлађење и заштиту плочице од термичког оштећења. Истовремено, расхладна вода такође може ефикасно уклонити честице настале током процеса сечења, спречити контаминацију и обезбедити квалитет сечења.
Ласерско невидљиво сечење
Ласер се такође може фокусирати да пренесе топлоту у главно тело облатне, методом названом „невидљиво ласерско сечење“. За ову методу, топлота ласера ствара празнине у тракама писача. Ове ослабљене области затим постижу сличан ефекат продирања ломљењем када се обланда растегне.
▲ Главни процес ласерског невидљивог сечења
Невидљиви процес сечења је ласерски процес унутрашње апсорпције, а не ласерска аблација где се ласер апсорбује на површини. Код невидљивог сечења користи се енергија ласерског зрака са таласном дужином која је полупровидна за материјал подлоге плочице. Процес је подељен у два главна корака, један је процес заснован на ласеру, а други је процес механичког одвајања.
▲Ласерски зрак ствара перфорацију испод површине плочице, а предња и задња страна нису погођене | Мрежа извора слике
У првом кораку, док ласерски сноп скенира плочицу, ласерски зрак се фокусира на одређену тачку унутар плочице, формирајући унутрашњу тачку пуцања. Енергија зрака узрокује стварање низа пукотина у унутрашњости, које се још нису прошириле кроз целу дебљину плочице до горње и доње површине.
▲Поређење силиконских плочица дебљине 100 μм резаних методом сечива и методом ласерског невидљивог резања | Мрежа извора слике
У другом кораку, чип трака на дну плочице се физички шири, што узрокује затезни напон у пукотинама унутар плочице, које се индукују ласерским процесом у првом кораку. Ово напрезање узрокује да се пукотине протежу вертикално до горње и доње површине плочице, а затим одвајају плочицу на струготине дуж ових тачака сечења. Код невидљивог сечења, полусечење или полусечење са доње стране се обично користи да би се олакшало одвајање облатни на чипс или чипс.
Кључне предности невидљивог ласерског сечења у односу на ласерску аблацију:
• Расхладна течност није потребна
• Не стварају се остаци
• Нема зона погођених топлотом које би могле оштетити осетљива кола
Плазма сечење
Плазма сечење (такође познато као јеткање плазмом или суво јеткање) је напредна технологија резања плочица која користи реактивно јонско јеткање (РИЕ) или дубоко реактивно јонско јеткање (ДРИЕ) за одвајање појединачних чипова од полупроводничких плочица. Технологија постиже сечење хемијским уклањањем материјала дуж унапред одређених линија сечења помоћу плазме.
Током процеса сечења плазмом, полупроводничка плоча се поставља у вакуумску комору, контролисана мешавина реактивног гаса се уводи у комору, а електрично поље се примењује да би се створила плазма која садржи високу концентрацију реактивних јона и радикала. Ове реактивне врсте ступају у интеракцију са материјалом плочице и селективно уклањају материјал плочице дуж линије писача кроз комбинацију хемијске реакције и физичког прскања.
Главна предност плазма резања је да смањује механички стрес на плочици и чипу и смањује потенцијална оштећења узрокована физичким контактом. Међутим, овај процес је сложенији и дуготрајнији од других метода, посебно када се ради о дебљим плочицама или материјалима са високом отпорношћу на јеткање, тако да је његова примена у масовној производњи ограничена.
▲ Мрежа извора слике
У производњи полупроводника, метод резања плочице треба да буде изабран на основу многих фактора, укључујући својства материјала плочице, величину и геометрију чипа, потребну прецизност и тачност, и укупне трошкове и ефикасност производње.
Време поста: 20.09.2024