ለኃይል ሴሚኮንዳክተር ዋፈር መቁረጥ የተለያዩ አይነት ሂደቶች

ዋፈርመቁረጥ በሃይል ሴሚኮንዳክተር ምርት ውስጥ ካሉት አስፈላጊ አገናኞች አንዱ ነው። ይህ እርምጃ የተዋሃዱ ሰርኪቶችን ወይም ቺፖችን ከሴሚኮንዳክተር ዋፈር በትክክል ለመለየት የተነደፈ ነው።

ቁልፉ ለዋፈርመቁረጥ ማለት ለስለስ ያሉ መዋቅሮች እና ወረዳዎች በውስጠኛው ውስጥ እንዲካተቱ በማድረግ የግለሰብ ቺፖችን መለየት መቻል ነው።ዋፈርአይጎዱም። የመቁረጥ ሂደቱ ስኬት ወይም ውድቀት የቺፑን የመለየት ጥራት እና ምርት ብቻ ሳይሆን በቀጥታ ከጠቅላላው የምርት ሂደት ውጤታማነት ጋር የተያያዘ ነው።

▲ሶስት የተለመዱ የዋፈር መቁረጫ ዓይነቶች | ምንጭ፡ KLA CHINA
በአሁኑ ጊዜ የጋራውዋፈርየመቁረጥ ሂደቶች በሚከተሉት ይከፈላሉ:
የቢላ መቁረጥ፡ ዝቅተኛ ዋጋ፣ ብዙውን ጊዜ ወፍራም ለሆኑ ነገሮች ጥቅም ላይ ይውላልዋፈርስ
የሌዘር መቁረጥ፡ ከፍተኛ ወጪ፣ ብዙውን ጊዜ ከ 30 μm በላይ ውፍረት ላላቸው ዋፈሮች ያገለግላል
የፕላዝማ መቁረጥ፡ ከፍተኛ ወጪ፣ ተጨማሪ ገደቦች፣ ብዙውን ጊዜ ከ 30 μm በታች ውፍረት ላላቸው ዋፈሮች ጥቅም ላይ ይውላል

ሜካኒካል ቢላዋ መቁረጥ

የቢላ መቁረጥ በከፍተኛ ፍጥነት በሚሽከረከር መፍጫ ዲስክ (ምላጭ) አማካኝነት በጸሐፊው መስመር ላይ የመቁረጥ ሂደት ነው። ምላጩ ብዙውን ጊዜ ከሻካራ ወይም እጅግ በጣም ቀጭን የአልማዝ ቁሳቁስ የተሰራ ሲሆን በሲሊኮን ዋፈር ላይ ለመቁረጥ ወይም ለመቦርቦር ተስማሚ ነው። ሆኖም ግን፣ እንደ ሜካኒካል የመቁረጫ ዘዴ፣ የቢላ መቁረጥ የሚወሰነው በአካላዊ ቁሶች ማስወገድ ላይ ሲሆን ይህም በቀላሉ የቺፕ ጠርዙን መቆራረጥ ወይም መሰንጠቅ ሊያስከትል ይችላል፣ በዚህም የምርት ጥራትን ይነካል እና ምርትን ይቀንሳል።

በሜካኒካል የመቁረጥ ሂደት የሚመረተው የመጨረሻው ምርት ጥራት በበርካታ መለኪያዎች ይነካል፣ ከእነዚህም መካከል የመቁረጥ ፍጥነት፣ የቢላ ውፍረት፣ የቢላ ዲያሜትር እና የቢላ የማሽከርከር ፍጥነት ይገኙበታል።

ሙሉ መቁረጥ በጣም መሠረታዊው የቢላ መቁረጫ ዘዴ ሲሆን ይህም የሥራውን ክፍል ወደ ቋሚ ቁሳቁስ (እንደ የመቁረጫ ቴፕ) በመቁረጥ ሙሉ በሙሉ የሚቆርጥ ነው።

▲ ሜካኒካል ምላጭ መቁረጥ-ሙሉ መቁረጥ | የምስል ምንጭ አውታረ መረብ

ግማሽ መቆረጥ የሥራውን ክፍል መሃል በመቁረጥ ጎድጎድ የሚያመነጭ የማቀነባበሪያ ዘዴ ነው። የመጎተቻ ሂደቱን ያለማቋረጥ በማከናወን ማበጠሪያና በመርፌ ቅርጽ የተሰሩ ነጥቦችን ማምረት ይቻላል።

▲ ሜካኒካል ምላጭ መቁረጫ-ግማሽ መቁረጫ | የምስል ምንጭ አውታረ መረብ

ድርብ መቁረጥ በሁለት የማምረቻ መስመሮች ላይ ሙሉ ወይም ግማሽ መቁረጫዎችን በአንድ ጊዜ ለማከናወን ሁለት ስፒንዶች ያሉት ድርብ የመቁረጫ መጋዝ የሚጠቀም የማቀነባበሪያ ዘዴ ነው። ድርብ የመቁረጫ መጋዝ ሁለት የስፒንድል ዘንጎች አሉት። በዚህ ሂደት ከፍተኛ ውፅዓት ማግኘት ይቻላል።

▲ ሜካኒካል ምላጭ መቁረጫ-ድርብ መቁረጥ | የምስል ምንጭ አውታረ መረብ

ደረጃ መቁረጥ በሁለት ደረጃዎች ሙሉ እና ግማሽ መቆራረጥን ለማከናወን ሁለት ስፒንዶች ያሉት ድርብ የመቁረጥ መጋዝ ይጠቀማል። በዋፈር ወለል ላይ ያለውን የሽቦ ንብርብር ለመቁረጥ የተመቻቹ ምላጮችን እና ከፍተኛ ጥራት ያለው ሂደት ለማግኘት ለተቀረው የሲሊኮን ነጠላ ክሪስታል የተመቻቹ ምላጮችን ይጠቀሙ።

▲ ሜካኒካል ቢላዋ መቁረጥ - ደረጃ መቁረጥ | የምስል ምንጭ አውታረ መረብ

የቤቭል መቁረጫ ዘዴ በግማሽ የተቆረጠ ጠርዝ ላይ የቪ ቅርጽ ያለው ጠርዝ ያለው ምላጭ በመጠቀም በደረጃ የመቁረጥ ሂደት ውስጥ ዋፈርን በሁለት ደረጃዎች ለመቁረጥ የሚያገለግል ነው። የቻምፌሪንግ ሂደቱ የሚከናወነው በመቁረጥ ሂደት ውስጥ ነው። ስለዚህ ከፍተኛ የሻጋታ ጥንካሬ እና ከፍተኛ ጥራት ያለው ሂደት ማግኘት ይቻላል።

▲ ሜካኒካል ምላጭ መቁረጥ - የቢቬል መቁረጥ | የምስል ምንጭ አውታረ መረብ

የሌዘር መቁረጥ

የሌዘር መቁረጫ ቴክኖሎጂ እውቂያ ያልሆነ የዋፈር መቁረጫ ቴክኖሎጂ ሲሆን ቺፖችን ከሴሚኮንዳክተር ዋፈር ለመለየት ትኩረት የተደረገበት የሌዘር ጨረር ይጠቀማል። ከፍተኛ ኃይል ያለው የሌዘር ጨረር በዋፈር ወለል ላይ ያተኩራል እና አስቀድሞ በተጠቀሰው የመቁረጫ መስመር ላይ ያለውን ቁሳቁስ በአብሌሽን ወይም በሙቀት መበስበስ ሂደቶች ይተናል ወይም ያስወግዳል።

▲ የሌዘር መቁረጫ ዲያግራም | የምስል ምንጭ፡ KLA CHINA

በአሁኑ ጊዜ በስፋት ጥቅም ላይ የሚውሉት የሌዘር ዓይነቶች አልትራቫዮሌት ሌዘር፣ የኢንፍራሬድ ሌዘር እና የፌምቶሴኮንድ ሌዘር ያካትታሉ። ከእነዚህም መካከል አልትራቫዮሌት ሌዘር ብዙውን ጊዜ ከፍተኛ የፎቶን ኃይል ስላለው ለትክክለኛ ቀዝቃዛ ማስወገጃነት ጥቅም ላይ ይውላል፣ እና በሙቀት የተጎዳው ዞን እጅግ በጣም ትንሽ ነው፣ ይህም በዋፈር እና በዙሪያው ባሉ ቺፖች ላይ የሙቀት ጉዳት የመድረስ አደጋን በብቃት ሊቀንስ ይችላል። የኢንፍራሬድ ሌዘርዎች ወደ ቁሱ ውስጥ ዘልቀው ዘልቀው ስለሚገቡ ለወፍራም ዋፈርዎች የተሻለ ተስማሚ ናቸው። የፌምቶሴኮንድ ሌዘርዎች እጅግ በጣም አጭር በሆነ የብርሃን ግፊት አማካኝነት ብዙም የማይታሰብ የሙቀት ሽግግር በማድረግ ከፍተኛ ትክክለኛነት እና ቀልጣፋ የቁስ ማስወገጃ ያገኛሉ።

የሌዘር መቁረጥ ከባህላዊው የቢላ መቁረጥ ጋር ሲነጻጸር ከፍተኛ ጥቅሞች አሉት። በመጀመሪያ፣ እንደ ንክኪ ያልሆነ ሂደት፣ የሌዘር መቁረጥ በዋፈር ላይ አካላዊ ጫና አያስፈልገውም፣ ይህም በሜካኒካል መቁረጥ ውስጥ የተለመዱትን የመበታተን እና የመሰባበር ችግሮችን ይቀንሳል። ይህ ባህሪ የሌዘር መቁረጥ በተለይ የተወሳሰቡ መዋቅሮች ወይም ጥሩ ባህሪያት ላላቸው በቀላሉ የሚሰበሩ ወይም እጅግ በጣም ቀጭን የሆኑ ዋፈርዎችን ለማቀነባበር ተስማሚ ያደርገዋል።

▲ የሌዘር መቁረጫ ዲያግራም | የምስል ምንጭ አውታረ መረብ

በተጨማሪም፣ የሌዘር መቁረጫ ከፍተኛ ትክክለኛነት እና ትክክለኛነት የሌዘር ጨረርን ወደ በጣም ትንሽ የቦታ መጠን እንዲያተኩር፣ ውስብስብ የመቁረጫ ቅጦችን እንዲደግፍ እና በቺፖች መካከል ያለውን ዝቅተኛ ክፍተት እንዲለይ ያስችለዋል። ይህ ባህሪ በተለይ የሚቀንሱ መጠኖች ላሏቸው የላቁ ሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎች በጣም አስፈላጊ ነው።

ይሁን እንጂ የሌዘር መቁረጥ አንዳንድ ገደቦችም አሉት። ከቢላ መቁረጥ ጋር ሲነጻጸር፣ በተለይም በትላልቅ ምርቶች ውስጥ ቀርፋፋ እና የበለጠ ውድ ነው። በተጨማሪም፣ ትክክለኛውን የሌዘር አይነት መምረጥ እና ቁሳቁሱን ውጤታማ በሆነ መንገድ ማስወገድ እና አነስተኛ የሙቀት-ተጎዳ ዞን ለማረጋገጥ መለኪያዎችን ማመቻቸት ለተወሰኑ ቁሳቁሶች እና ውፍረቶች ፈታኝ ሊሆን ይችላል።

የሌዘር ማስወገጃ መቁረጥ

በሌዘር አብሌሽን መቁረጥ ወቅት፣ የሌዘር ጨረር በትክክል በዋፈር ወለል ላይ በተወሰነ ቦታ ላይ ያተኩራል፣ እና የሌዘር ኃይል በተወሰነ የመቁረጫ ንድፍ መሰረት ይመራል፣ ቀስ በቀስ ዋፈርን እስከ ታች ድረስ ይቆርጣል። እንደ የመቁረጫ መስፈርቶች፣ ይህ ቀዶ ጥገና የሚከናወነው በ pulsed laser ወይም በተከታታይ ሞገድ ሌዘር በመጠቀም ነው። በሌዘር ከመጠን በላይ በአካባቢው ማሞቂያ ምክንያት በዋፈር ላይ የሚደርሰውን ጉዳት ለመከላከል፣ የማቀዝቀዣ ውሃ ለማቀዝቀዝ እና ዋፈርን ከሙቀት ጉዳት ለመጠበቅ ጥቅም ላይ ይውላል። በተመሳሳይ ጊዜ፣ የማቀዝቀዣ ውሃ በመቁረጥ ሂደት ውስጥ የሚፈጠሩትን ቅንጣቶች ውጤታማ በሆነ መንገድ ማስወገድ፣ ብክለትን መከላከል እና የመቁረጥ ጥራትን ማረጋገጥ ይችላል።

ሌዘር የማይታይ መቁረጥ

ሌዘር ሙቀትን ወደ ዋፈር ዋና አካል ለማስተላለፍም ትኩረት ሊደረግ ይችላል፣ ይህ ዘዴ "የማይታይ የሌዘር መቁረጫ" ተብሎ ይጠራል። ለዚህ ዘዴ፣ ከሌዘር የሚወጣው ሙቀት በስክሪብተር መስመሮች ውስጥ ክፍተቶችን ይፈጥራል። እነዚህ የተዳከሙ ቦታዎች ከዚያም ዋፈር ሲዘረጋ በመስበር ተመሳሳይ የሆነ የመግባት ውጤት ያገኛሉ።

▲የሌዘር የማይታይ የመቁረጥ ዋና ሂደት

የማይታየው የመቁረጥ ሂደት ሌዘር በላዩ ላይ የሚዋጥበት የሌዘር ማስወገጃ ሳይሆን ውስጣዊ የመምጠጥ የሌዘር ሂደት ነው። በማይታይ መቁረጥ፣ ከዋፈር ንጣፍ ቁሳቁስ ጋር በከፊል ግልጽ የሆነ የሞገድ ርዝመት ያለው የሌዘር ጨረር ኃይል ጥቅም ላይ ይውላል። ሂደቱ በሁለት ዋና ዋና ደረጃዎች የተከፈለ ነው፣ አንደኛው በሌዘር ላይ የተመሠረተ ሂደት ሲሆን ሌላኛው ደግሞ በሜካኒካል የመለያያ ሂደት ነው።

▲የሌዘር ጨረር ከዋፈር ወለል በታች ቀዳዳ ይፈጥራል፣ የፊትና የኋላ ጎኖችም አይጎዱም | የምስል ምንጭ አውታረ መረብ

በመጀመሪያው ደረጃ፣ የሌዘር ጨረር ዋፈርን ሲቃኝ፣ የሌዘር ጨረር በዋፈር ውስጥ ባለ አንድ የተወሰነ ቦታ ላይ ያተኩራል፣ ይህም በውስጡ የመሰነጠቅ ነጥብ ይፈጥራል። የጨረር ኃይል በውስጡ ተከታታይ ስንጥቆች እንዲፈጠሩ ያደርጋል፣ እነዚህም እስከ ዋፈር ውፍረት ድረስ እስከ ላይኛው እና ታችኛው ወለል ድረስ ያልዘለቁ ናቸው።

▲በምላጭ ዘዴ የተቆረጡ 100μm ውፍረት ያላቸው የሲሊኮን ዋፈርዎች እና በሌዘር የማይታይ የመቁረጫ ዘዴ ንጽጽር | የምስል ምንጭ አውታረ መረብ

በሁለተኛው ደረጃ፣ በዋፈር ግርጌ ላይ ያለው የቺፕ ቴፕ በአካል የተዘረጋ ሲሆን ይህም በዋፈር ውስጥ ባሉት ስንጥቆች ውስጥ የመሸከም ውጥረት ያስከትላል፣ ይህም በመጀመሪያው ደረጃ በሌዘር ሂደት ውስጥ የሚፈጠረው ነው። ይህ ጭንቀት ስንጥቆቹ ወደ ዋፈር የላይኛው እና የታችኛው ገጽታዎች በአቀባዊ እንዲዘረጉ ያደርጋል፣ ከዚያም ዋፈርን በእነዚህ የመቁረጫ ነጥቦች ላይ ወደ ቺፕስ ይለያል። በማይታይ መቁረጥ፣ ግማሽ መቆረጥ ወይም የታችኛው ጎን ግማሽ መቆረጥ ብዙውን ጊዜ ዋፈርን ወደ ቺፕስ ወይም ቺፕስ ለመለየት ለማመቻቸት ያገለግላል።

የማይታይ የሌዘር መቁረጥ በሌዘር ማስወገጃ ላይ ያሉ ቁልፍ ጥቅሞች፡
• ማቀዝቀዣ አያስፈልግም
• ምንም ፍርስራሽ አልተፈጠረም
• ስሜታዊ የሆኑ ወረዳዎችን ሊጎዱ የሚችሉ በሙቀት የተጎዱ አካባቢዎች የሉም

የፕላዝማ መቁረጥ
የፕላዝማ መቆረጥ (ፕላዝማ መቆራረጥ ወይም ደረቅ መቆራረጥ በመባልም ይታወቃል) ግለሰባዊ ቺፖችን ከሴሚኮንዳክተር ዋፈር ለመለየት ምላሽ ሰጪ አዮን መቆራረጥ (RIE) ወይም ጥልቅ ምላሽ ሰጪ አዮን መቆራረጥ (DRIE) የሚጠቀም የላቀ የዋፈር መቆራረጥ ቴክኖሎጂ ነው። ቴክኖሎጂው ፕላዝማን በመጠቀም አስቀድሞ በተቀመጡ የመቁረጫ መስመሮች ላይ ቁሳቁሶችን በኬሚካል በማስወገድ መቁረጥን ያገኛል።

በፕላዝማ የመቁረጥ ሂደት ወቅት፣ የሴሚኮንዳክተር ዋፈር በቫክዩም ክፍል ውስጥ ይቀመጣል፣ ቁጥጥር የሚደረግበት ምላሽ ሰጪ የጋዝ ድብልቅ ወደ ክፍሉ ውስጥ ይገባል፣ እና ከፍተኛ ምላሽ ሰጪ አየኖች እና ራዲካልስ ክምችት ያለው ፕላዝማ ለማመንጨት የኤሌክትሪክ መስክ ይተገበራል። እነዚህ ምላሽ ሰጪ ዝርያዎች ከዋፈር ቁሳቁስ ጋር ይገናኛሉ እና የዋፈር ቁሳቁሱን በኬሚካል ምላሽ እና በአካላዊ ስፐተርቲንግ በማጣመር በጸሐፊው መስመር ላይ ያለውን የዋፈር ቁስ በምርጫ ያስወግዳሉ።

የፕላዝማ መቆረጥ ዋነኛው ጥቅም በዋፈርና ቺፕ ላይ ያለውን ሜካኒካል ጫና በመቀነስ በአካላዊ ንክኪ ምክንያት የሚደርሰውን ጉዳት ይቀንሳል። ሆኖም ግን፣ ይህ ሂደት ከሌሎች ዘዴዎች ይልቅ ውስብስብ እና ጊዜ የሚወስድ ነው፣ በተለይም ወፍራም ዋፈርዎችን ወይም ከፍተኛ የመቁረጫ መቋቋም ያላቸውን ቁሳቁሶች ሲይዝ፣ ስለዚህ በጅምላ ምርት ውስጥ ያለው አተገባበር ውስን ነው።

▲ የምስል ምንጭ አውታረ መረብ

በሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ውስጥ፣ የዋፈር መቁረጫ ዘዴ በብዙ ምክንያቶች ላይ የተመሠረተ መሆን አለበት፣ ከእነዚህም ውስጥ የዋፈር ቁሳቁስ ባህሪያት፣ የቺፕ መጠን እና ጂኦሜትሪ፣ የሚፈለገው ትክክለኛነት እና ትክክለኛነት፣ እና አጠቃላይ የምርት ወጪ እና ቅልጥፍናን ጨምሮ።

---

የፖስታ ሰዓት፡- ሴፕቴምበር-20-2024