పవర్ సెమీకండక్టర్ పొర కటింగ్ కోసం అనేక రకాల ప్రక్రియలు

పొరపవర్ సెమీకండక్టర్ ఉత్పత్తిలో ముఖ్యమైన లింక్‌లలో కటింగ్ ఒకటి. సెమీకండక్టర్ పొరల నుండి వ్యక్తిగత ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌లు లేదా చిప్‌లను ఖచ్చితంగా వేరు చేయడానికి ఈ దశ రూపొందించబడింది.

కీపొరకట్టింగ్ అనేది వ్యక్తిగత చిప్‌లను వేరు చేయగలదు, అయితే సున్నితమైన నిర్మాణాలు మరియు సర్క్యూట్‌లు పొందుపరిచినట్లు నిర్ధారిస్తుందిపొరదెబ్బతినలేదు. కట్టింగ్ ప్రక్రియ యొక్క విజయం లేదా వైఫల్యం చిప్ యొక్క విభజన నాణ్యత మరియు దిగుబడిని ప్రభావితం చేయడమే కాకుండా, మొత్తం ఉత్పత్తి ప్రక్రియ యొక్క సామర్థ్యానికి నేరుగా సంబంధించినది.

▲వేఫర్ కట్టింగ్ యొక్క మూడు సాధారణ రకాలు | మూలం: KLA చైనా
ప్రస్తుతం, సాధారణపొరకట్టింగ్ ప్రక్రియలు విభజించబడ్డాయి:
బ్లేడ్ కటింగ్: తక్కువ ధర, సాధారణంగా మందంగా ఉపయోగిస్తారుపొరలు
లేజర్ కట్టింగ్: అధిక ధర, సాధారణంగా 30μm కంటే ఎక్కువ మందం కలిగిన పొరల కోసం ఉపయోగిస్తారు
ప్లాస్మా కట్టింగ్: అధిక ధర, ఎక్కువ పరిమితులు, సాధారణంగా 30μm కంటే తక్కువ మందం కలిగిన పొరల కోసం ఉపయోగిస్తారు

మెకానికల్ బ్లేడ్ కట్టింగ్

బ్లేడ్ కట్టింగ్ అనేది హై-స్పీడ్ రొటేటింగ్ గ్రైండింగ్ డిస్క్ (బ్లేడ్) ద్వారా స్క్రైబ్ లైన్ వెంట కత్తిరించే ప్రక్రియ. బ్లేడ్ సాధారణంగా రాపిడి లేదా అల్ట్రా-సన్నని డైమండ్ మెటీరియల్‌తో తయారు చేయబడుతుంది, ఇది సిలికాన్ పొరలపై ముక్కలు చేయడానికి లేదా గ్రూవింగ్ చేయడానికి అనుకూలంగా ఉంటుంది. అయినప్పటికీ, మెకానికల్ కట్టింగ్ పద్ధతిగా, బ్లేడ్ కట్టింగ్ అనేది భౌతిక పదార్ధాల తొలగింపుపై ఆధారపడుతుంది, ఇది చిప్ అంచు యొక్క చిప్పింగ్ లేదా క్రాకింగ్‌కు సులభంగా దారి తీస్తుంది, తద్వారా ఉత్పత్తి నాణ్యతను ప్రభావితం చేస్తుంది మరియు దిగుబడిని తగ్గిస్తుంది.

మెకానికల్ కత్తిరింపు ప్రక్రియ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన తుది ఉత్పత్తి యొక్క నాణ్యత కటింగ్ వేగం, బ్లేడ్ మందం, బ్లేడ్ వ్యాసం మరియు బ్లేడ్ భ్రమణ వేగంతో సహా బహుళ పారామితుల ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది.

ఫుల్ కట్ అనేది అత్యంత ప్రాథమిక బ్లేడ్ కట్టింగ్ పద్ధతి, ఇది స్థిరమైన పదార్థానికి (స్లైసింగ్ టేప్ వంటివి) కత్తిరించడం ద్వారా వర్క్‌పీస్‌ను పూర్తిగా కట్ చేస్తుంది.

▲ మెకానికల్ బ్లేడ్ కట్టింగ్-ఫుల్ కట్ | ఇమేజ్ సోర్స్ నెట్‌వర్క్

హాఫ్ కట్ అనేది ప్రాసెసింగ్ పద్ధతి, ఇది వర్క్‌పీస్ మధ్యలో కత్తిరించడం ద్వారా గాడిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. గ్రూవింగ్ ప్రక్రియను నిరంతరం నిర్వహించడం ద్వారా, దువ్వెన మరియు సూది ఆకారపు పాయింట్లను ఉత్పత్తి చేయవచ్చు.

▲ మెకానికల్ బ్లేడ్ కట్టింగ్-హాఫ్ కట్ | ఇమేజ్ సోర్స్ నెట్‌వర్క్

డబుల్ కట్ అనేది ప్రాసెసింగ్ పద్ధతి, ఇది రెండు కుదురులతో డబుల్ స్లైసింగ్ రంపాన్ని ఒకే సమయంలో రెండు ఉత్పత్తి మార్గాలపై పూర్తి లేదా సగం కట్‌లను చేయడానికి ఉపయోగిస్తుంది. డబుల్ స్లైసింగ్ రంపంలో రెండు కుదురు అక్షాలు ఉంటాయి. ఈ ప్రక్రియ ద్వారా అధిక నిర్గమాంశను సాధించవచ్చు.

▲ మెకానికల్ బ్లేడ్ కట్టింగ్-డబుల్ కట్ | ఇమేజ్ సోర్స్ నెట్‌వర్క్

స్టెప్ కట్ రెండు దశల్లో పూర్తి మరియు సగం కట్‌లను నిర్వహించడానికి రెండు కుదురులతో డబుల్ స్లైసింగ్ రంపాన్ని ఉపయోగిస్తుంది. పొర యొక్క ఉపరితలంపై వైరింగ్ పొరను కత్తిరించడానికి ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన బ్లేడ్‌లను మరియు అధిక-నాణ్యత ప్రాసెసింగ్‌ను సాధించడానికి మిగిలిన సిలికాన్ సింగిల్ క్రిస్టల్‌కు ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన బ్లేడ్‌లను ఉపయోగించండి.

▲ మెకానికల్ బ్లేడ్ కట్టింగ్ – స్టెప్ కటింగ్ | ఇమేజ్ సోర్స్ నెట్‌వర్క్

బెవెల్ కట్టింగ్ అనేది స్టెప్ కటింగ్ ప్రక్రియలో పొరను రెండు దశల్లో కత్తిరించడానికి సగం-కట్ అంచుపై V- ఆకారపు అంచుతో బ్లేడ్‌ను ఉపయోగించే ప్రాసెసింగ్ పద్ధతి. కట్టింగ్ ప్రక్రియలో చాంఫరింగ్ ప్రక్రియ నిర్వహిస్తారు. అందువల్ల, అధిక అచ్చు బలం మరియు అధిక-నాణ్యత ప్రాసెసింగ్ సాధించవచ్చు.

▲ మెకానికల్ బ్లేడ్ కట్టింగ్ – బెవెల్ కటింగ్ | ఇమేజ్ సోర్స్ నెట్‌వర్క్
లేజర్ కట్టింగ్

లేజర్ కట్టింగ్ అనేది నాన్-కాంటాక్ట్ వేఫర్ కట్టింగ్ టెక్నాలజీ, ఇది సెమీకండక్టర్ పొరల నుండి వ్యక్తిగత చిప్‌లను వేరు చేయడానికి కేంద్రీకృత లేజర్ పుంజాన్ని ఉపయోగిస్తుంది. అధిక-శక్తి లేజర్ పుంజం పొర యొక్క ఉపరితలంపై కేంద్రీకృతమై ఉంటుంది మరియు అబ్లేషన్ లేదా థర్మల్ డికంపోజిషన్ ప్రక్రియల ద్వారా ముందుగా నిర్ణయించిన కట్టింగ్ లైన్‌లో పదార్థాన్ని ఆవిరి చేస్తుంది లేదా తొలగిస్తుంది.

▲ లేజర్ కట్టింగ్ రేఖాచిత్రం | చిత్ర మూలం: KLA CHINA

ప్రస్తుతం విస్తృతంగా ఉపయోగించే లేజర్‌లలో అతినీలలోహిత లేజర్‌లు, ఇన్‌ఫ్రారెడ్ లేజర్‌లు మరియు ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్‌లు ఉన్నాయి. వాటిలో, అతినీలలోహిత లేజర్‌లు వాటి అధిక ఫోటాన్ శక్తి కారణంగా ఖచ్చితమైన శీతల తొలగింపు కోసం తరచుగా ఉపయోగించబడతాయి మరియు వేడి-ప్రభావిత జోన్ చాలా తక్కువగా ఉంటుంది, ఇది పొర మరియు దాని చుట్టుపక్కల చిప్‌లకు ఉష్ణ నష్టం ప్రమాదాన్ని సమర్థవంతంగా తగ్గిస్తుంది. ఇన్‌ఫ్రారెడ్ లేజర్‌లు మందమైన పొరలకు బాగా సరిపోతాయి ఎందుకంటే అవి పదార్థంలోకి లోతుగా చొచ్చుకుపోతాయి. ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్‌లు అల్ట్రాషార్ట్ లైట్ పల్స్‌ల ద్వారా దాదాపు అతితక్కువ ఉష్ణ బదిలీతో అధిక-ఖచ్చితమైన మరియు సమర్థవంతమైన పదార్థ తొలగింపును సాధిస్తాయి.

సాంప్రదాయ బ్లేడ్ కటింగ్ కంటే లేజర్ కట్టింగ్ గణనీయమైన ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది. మొదట, నాన్-కాంటాక్ట్ ప్రాసెస్‌గా, లేజర్ కట్టింగ్‌కు పొరపై భౌతిక ఒత్తిడి అవసరం లేదు, యాంత్రిక కట్టింగ్‌లో సాధారణమైన ఫ్రాగ్మెంటేషన్ మరియు క్రాకింగ్ సమస్యలను తగ్గిస్తుంది. ఈ లక్షణం లేజర్ కట్టింగ్‌ను పెళుసుగా లేదా అతి-సన్నని పొరలను ప్రాసెస్ చేయడానికి ప్రత్యేకంగా అనుకూలంగా చేస్తుంది, ప్రత్యేకించి సంక్లిష్టమైన నిర్మాణాలు లేదా చక్కటి లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది.

▲ లేజర్ కట్టింగ్ రేఖాచిత్రం | ఇమేజ్ సోర్స్ నెట్‌వర్క్

అదనంగా, లేజర్ కట్టింగ్ యొక్క అధిక ఖచ్చితత్వం మరియు ఖచ్చితత్వం లేజర్ పుంజాన్ని చాలా చిన్న స్పాట్ సైజుకు కేంద్రీకరించడానికి, సంక్లిష్ట కట్టింగ్ నమూనాలకు మద్దతు ఇవ్వడానికి మరియు చిప్‌ల మధ్య కనీస అంతరాన్ని వేరు చేయడానికి అనుమతిస్తుంది. పరిమాణాలు తగ్గిపోతున్న అధునాతన సెమీకండక్టర్ పరికరాలకు ఈ ఫీచర్ చాలా ముఖ్యమైనది.

అయితే, లేజర్ కట్టింగ్ కూడా కొన్ని పరిమితులను కలిగి ఉంది. బ్లేడ్ కట్టింగ్‌తో పోలిస్తే, ఇది నెమ్మదిగా మరియు ఖరీదైనది, ముఖ్యంగా పెద్ద-స్థాయి ఉత్పత్తిలో. అదనంగా, సరైన లేజర్ రకాన్ని ఎంచుకోవడం మరియు సమర్థవంతమైన మెటీరియల్ తొలగింపు మరియు కనిష్ట ఉష్ణ-ప్రభావిత జోన్‌ను నిర్ధారించడానికి పారామితులను ఆప్టిమైజ్ చేయడం నిర్దిష్ట పదార్థాలు మరియు మందాలకు సవాలుగా ఉంటుంది.

లేజర్ అబ్లేషన్ కట్టింగ్

లేజర్ అబ్లేషన్ కట్టింగ్ సమయంలో, లేజర్ పుంజం ఖచ్చితంగా పొర యొక్క ఉపరితలంపై పేర్కొన్న ప్రదేశంపై కేంద్రీకరించబడుతుంది మరియు లేజర్ శక్తి ముందుగా నిర్ణయించిన కట్టింగ్ నమూనా ప్రకారం మార్గనిర్దేశం చేయబడుతుంది, క్రమంగా పొర ద్వారా దిగువకు కత్తిరించబడుతుంది. కట్టింగ్ అవసరాలపై ఆధారపడి, ఈ ఆపరేషన్ పల్సెడ్ లేజర్ లేదా నిరంతర వేవ్ లేజర్ ఉపయోగించి నిర్వహించబడుతుంది. లేజర్ యొక్క అధిక స్థానిక తాపన కారణంగా పొరకు నష్టం జరగకుండా నిరోధించడానికి, శీతలీకరణ నీటిని చల్లబరచడానికి మరియు థర్మల్ నష్టం నుండి పొరను రక్షించడానికి ఉపయోగిస్తారు. అదే సమయంలో, శీతలీకరణ నీరు కట్టింగ్ ప్రక్రియలో ఉత్పన్నమయ్యే కణాలను కూడా సమర్థవంతంగా తొలగించగలదు, కాలుష్యాన్ని నిరోధించవచ్చు మరియు కట్టింగ్ నాణ్యతను నిర్ధారిస్తుంది.

లేజర్ అదృశ్య కట్టింగ్

లేజర్‌ను పొర యొక్క ప్రధాన భాగంలోకి వేడిని బదిలీ చేయడానికి కూడా కేంద్రీకరించవచ్చు, ఈ పద్ధతిని "అదృశ్య లేజర్ కటింగ్" అని పిలుస్తారు. ఈ పద్ధతి కోసం, లేజర్ నుండి వచ్చే వేడి స్క్రైబ్ లేన్‌లలో ఖాళీలను సృష్టిస్తుంది. ఈ బలహీనమైన ప్రాంతాలు పొరను పొడిగించినప్పుడు విచ్ఛిన్నం చేయడం ద్వారా ఇదే విధమైన వ్యాప్తి ప్రభావాన్ని సాధిస్తాయి.

▲లేజర్ అదృశ్య కట్టింగ్ యొక్క ప్రధాన ప్రక్రియ

అదృశ్య కట్టింగ్ ప్రక్రియ అనేది లేజర్ ఉపరితలంపై శోషించబడిన లేజర్ అబ్లేషన్ కాకుండా అంతర్గత శోషణ లేజర్ ప్రక్రియ. అదృశ్య కట్టింగ్‌తో, పొర ఉపరితల పదార్థానికి సెమీ-పారదర్శకంగా ఉండే తరంగదైర్ఘ్యంతో లేజర్ పుంజం శక్తి ఉపయోగించబడుతుంది. ప్రక్రియ రెండు ప్రధాన దశలుగా విభజించబడింది, ఒకటి లేజర్ ఆధారిత ప్రక్రియ, మరియు మరొకటి యాంత్రిక విభజన ప్రక్రియ.

▲లేజర్ పుంజం పొర ఉపరితలం క్రింద ఒక రంధ్రాన్ని సృష్టిస్తుంది మరియు ముందు మరియు వెనుక భుజాలు ప్రభావితం కావు | ఇమేజ్ సోర్స్ నెట్‌వర్క్

మొదటి దశలో, లేజర్ పుంజం పొరను స్కాన్ చేస్తున్నప్పుడు, లేజర్ పుంజం పొర లోపల ఒక నిర్దిష్ట బిందువుపై దృష్టి పెడుతుంది, లోపల పగుళ్లను ఏర్పరుస్తుంది. పుంజం శక్తి లోపల పగుళ్ల శ్రేణిని ఏర్పరుస్తుంది, ఇది పొర యొక్క మొత్తం మందం ద్వారా ఎగువ మరియు దిగువ ఉపరితలాలకు ఇంకా విస్తరించలేదు.

▲బ్లేడ్ పద్ధతి మరియు లేజర్ అదృశ్య కట్టింగ్ పద్ధతి ద్వారా కత్తిరించిన 100μm మందపాటి సిలికాన్ పొరల పోలిక | ఇమేజ్ సోర్స్ నెట్‌వర్క్

రెండవ దశలో, పొర దిగువన ఉన్న చిప్ టేప్ భౌతికంగా విస్తరించబడుతుంది, ఇది పొర లోపల పగుళ్లలో తన్యత ఒత్తిడిని కలిగిస్తుంది, ఇది మొదటి దశలో లేజర్ ప్రక్రియలో ప్రేరేపించబడుతుంది. ఈ ఒత్తిడి పగుళ్లు పొర యొక్క ఎగువ మరియు దిగువ ఉపరితలాలకు నిలువుగా విస్తరించడానికి కారణమవుతుంది, ఆపై ఈ కట్టింగ్ పాయింట్ల వెంట పొరను చిప్స్‌గా వేరు చేస్తుంది. అదృశ్య కట్టింగ్‌లో, పొరలను చిప్స్ లేదా చిప్స్‌గా విభజించడాన్ని సులభతరం చేయడానికి సాధారణంగా సగం-కటింగ్ లేదా దిగువ వైపు సగం-కటింగ్‌ను ఉపయోగిస్తారు.

లేజర్ అబ్లేషన్ కంటే అదృశ్య లేజర్ కట్టింగ్ యొక్క ముఖ్య ప్రయోజనాలు:
• శీతలకరణి అవసరం లేదు
• ఏ చెత్తాచెదారం ఏర్పడలేదు
• సెన్సిటివ్ సర్క్యూట్‌లను దెబ్బతీసే వేడి-ప్రభావిత జోన్‌లు లేవు

ప్లాస్మా కట్టింగ్
ప్లాస్మా కట్టింగ్ (ప్లాస్మా ఎచింగ్ లేదా డ్రై ఎచింగ్ అని కూడా పిలుస్తారు) అనేది సెమీకండక్టర్ పొరల నుండి వ్యక్తిగత చిప్‌లను వేరు చేయడానికి రియాక్టివ్ అయాన్ ఎచింగ్ (RIE) లేదా డీప్ రియాక్టివ్ అయాన్ ఎచింగ్ (DRIE)ని ఉపయోగించే ఒక అధునాతన పొర కట్టింగ్ టెక్నాలజీ. ప్లాస్మాను ఉపయోగించి ముందుగా నిర్ణయించిన కట్టింగ్ లైన్ల వెంట పదార్థాన్ని రసాయనికంగా తొలగించడం ద్వారా సాంకేతికత కటింగ్‌ను సాధిస్తుంది.

ప్లాస్మా కట్టింగ్ ప్రక్రియలో, సెమీకండక్టర్ పొరను వాక్యూమ్ చాంబర్‌లో ఉంచుతారు, నియంత్రిత రియాక్టివ్ గ్యాస్ మిశ్రమం గదిలోకి ప్రవేశపెట్టబడుతుంది మరియు అధిక సాంద్రత కలిగిన రియాక్టివ్ అయాన్లు మరియు రాడికల్‌లను కలిగి ఉన్న ప్లాస్మాను ఉత్పత్తి చేయడానికి విద్యుత్ క్షేత్రం వర్తించబడుతుంది. ఈ రియాక్టివ్ జాతులు పొర పదార్థంతో సంకర్షణ చెందుతాయి మరియు రసాయన ప్రతిచర్య మరియు భౌతిక స్పుట్టరింగ్ కలయిక ద్వారా స్క్రైబ్ లైన్‌లోని పొర పదార్థాన్ని ఎంపిక చేసి తొలగిస్తాయి.

ప్లాస్మా కట్టింగ్ యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనం ఏమిటంటే ఇది పొర మరియు చిప్‌పై యాంత్రిక ఒత్తిడిని తగ్గిస్తుంది మరియు శారీరక సంబంధం వల్ల కలిగే సంభావ్య నష్టాన్ని తగ్గిస్తుంది. అయినప్పటికీ, ఈ ప్రక్రియ ఇతర పద్ధతుల కంటే చాలా క్లిష్టంగా మరియు సమయం తీసుకుంటుంది, ప్రత్యేకించి అధిక ఎచింగ్ నిరోధకత కలిగిన మందమైన పొరలు లేదా పదార్థాలతో వ్యవహరించేటప్పుడు, భారీ ఉత్పత్తిలో దాని అప్లికేషన్ పరిమితంగా ఉంటుంది.

▲ఇమేజ్ సోర్స్ నెట్‌వర్క్

సెమీకండక్టర్ తయారీలో, పొర మెటీరియల్ లక్షణాలు, చిప్ పరిమాణం మరియు జ్యామితి, అవసరమైన ఖచ్చితత్వం మరియు ఖచ్చితత్వం మరియు మొత్తం ఉత్పత్తి వ్యయం మరియు సామర్థ్యం వంటి అనేక అంశాల ఆధారంగా పొర కట్టింగ్ పద్ధతిని ఎంచుకోవాలి.