Vaflikəsmə, güc yarımkeçiriciləri istehsalında vacib halqalardan biridir. Bu addım, fərdi inteqral sxemləri və ya çipləri yarımkeçirici lövhələrdən dəqiq şəkildə ayırmaq üçün nəzərdə tutulmuşdur.
Açarvaflikəsmə, incə strukturların və dövrələrin daxil olmasını təmin edərkən fərdi çipləri ayıra bilməkdirvaflizədələnmir. Kəsmə prosesinin uğuru və ya uğursuzluğu təkcə çipsin ayrılma keyfiyyətinə və məhsuldarlığına təsir etmir, həm də bütün istehsal prosesinin səmərəliliyi ilə birbaşa əlaqəlidir.
▲Vafli kəsmənin üç ümumi növü | Mənbə: KLA CHINA
Hazırda ümumivafliKəsmə prosesləri aşağıdakılara bölünür:
Bıçaq kəsmə: aşağı qiymət, adətən daha qalın olmaq üçün istifadə olunurvaflilər
Lazer kəsmə: yüksək qiymət, adətən qalınlığı 30μm-dən çox olan lövhələr üçün istifadə olunur
Plazma kəsmə: yüksək qiymət, daha çox məhdudiyyət, adətən qalınlığı 30μm-dən az olan lövhələr üçün istifadə olunur
Mexaniki bıçaq kəsmə
Bıçaq kəsmə, yüksək sürətli fırlanan üyütmə diski (bıçaq) ilə cızma xətti boyunca kəsmə prosesidir. Bıçaq adətən aşındırıcı və ya ultra nazik almaz materialdan hazırlanır və silikon lövhələrdə dilimləmə və ya oyma üçün uyğundur. Lakin, mexaniki kəsmə üsulu olaraq, bıçaq kəsmə fiziki materialın çıxarılmasına əsaslanır ki, bu da asanlıqla çip kənarının qırılmasına və ya çatlamasına səbəb ola bilər və beləliklə məhsulun keyfiyyətinə təsir göstərir və məhsuldarlığı azaldır.
Mexaniki mişarlama prosesi ilə istehsal olunan son məhsulun keyfiyyətinə kəsmə sürəti, bıçağın qalınlığı, bıçağın diametri və bıçağın fırlanma sürəti daxil olmaqla bir çox parametr təsir göstərir.
Tam kəsmə, iş parçasını sabit bir materiala (məsələn, kəsmə lenti) kəsərək tamamilə kəsən ən əsas bıçaq kəsmə üsuludur.
▲ Mexaniki bıçaqla kəsmə - tam kəsim | Şəkil mənbəyi şəbəkəsi
Yarım kəsim, iş parçasının ortasına qədər kəsərək yiv yaradan bir emal üsuludur. Yiv açma prosesini davamlı olaraq yerinə yetirməklə daraq və iynə formalı uclar istehsal etmək mümkündür.
▲ Mexaniki bıçaq kəsmə - yarım kəsmə | Şəkil mənbəyi şəbəkəsi
İkiqat kəsim, eyni anda iki istehsal xəttində tam və ya yarım kəsimlər aparmaq üçün iki mili olan ikiqat dilimləmə mişarından istifadə edən bir emal üsuludur. İkiqat dilimləmə mişarının iki mil oxu var. Bu proses vasitəsilə yüksək məhsuldarlıq əldə edilə bilər.
▲ Mexaniki bıçaqla kəsmə - ikiqat kəsim | Şəkil mənbəyi şəbəkəsi
Pilləkənli kəsim, iki mərhələdə tam və yarım kəsiklər aparmaq üçün iki mili olan ikiqat dilimləmə mişarından istifadə edir. Yüksək keyfiyyətli emal əldə etmək üçün lövhənin səthindəki naqil təbəqəsini kəsmək üçün optimallaşdırılmış bıçaqlardan və qalan silikon tək kristal üçün optimallaşdırılmış bıçaqlardan istifadə edin.
▲ Mexaniki bıçaq kəsimi – pilləli kəsmə | Şəkil mənbəyi şəbəkəsi
Konik kəsmə, pilləli kəsmə prosesində lövhəni iki mərhələdə kəsmək üçün yarım kəsilmiş kənarında V formalı kənarı olan bıçaqdan istifadə edən bir emal üsuludur. Kəsmə prosesi kəsmə prosesi zamanı həyata keçirilir. Buna görə də, yüksək qəlib möhkəmliyi və yüksək keyfiyyətli emal əldə edilə bilər.
▲ Mexaniki bıçaq kəsimi – konik kəsmə | Şəkil mənbəyi şəbəkəsi
Lazer kəsmə
Lazer kəsmə, fərdi çipləri yarımkeçirici lövhələrdən ayırmaq üçün fokuslanmış lazer şüasından istifadə edən təmassız lövhə kəsmə texnologiyasıdır. Yüksək enerjili lazer şüası lövhənin səthinə fokuslanır və ablasiya və ya termal parçalanma prosesləri vasitəsilə əvvəlcədən müəyyən edilmiş kəsmə xətti boyunca materialı buxarlandırır və ya çıxarır.
▲ Lazer kəsmə diaqramı | Şəkil mənbəyi: KLA CHINA
Hal-hazırda geniş istifadə olunan lazer növlərinə ultrabənövşəyi lazerlər, infraqırmızı lazerlər və femtosaniyə lazerləri daxildir. Bunların arasında ultrabənövşəyi lazerlər yüksək foton enerjisinə görə tez-tez dəqiq soyuq ablasiya üçün istifadə olunur və istidən təsirlənən zona olduqca kiçikdir ki, bu da lövhəyə və onu əhatə edən çiplərə istilik ziyanı riskini effektiv şəkildə azalda bilər. İnfraqırmızı lazerlər daha qalın lövhələr üçün daha uyğundur, çünki onlar materiala dərin nüfuz edə bilirlər. Femtosaniyə lazerləri ultraqısa işıq impulsları vasitəsilə demək olar ki, əhəmiyyətsiz istilik ötürülməsi ilə yüksək dəqiqlikli və səmərəli material çıxarılmasına nail olur.
Lazerlə kəsmə ənənəvi bıçaqla kəsməyə nisbətən əhəmiyyətli üstünlüklərə malikdir. Birincisi, təmassız bir proses olduğundan, lazerlə kəsmə lövhəyə fiziki təzyiq tələb etmir və bu da mexaniki kəsmədə rast gəlinən parçalanma və çatlama problemlərini azaldır. Bu xüsusiyyət lazerlə kəsməni xüsusilə kövrək və ya ultra nazik lövhələrin, xüsusən də mürəkkəb strukturlara və ya incə xüsusiyyətlərə malik lövhələrin emalı üçün əlverişli edir.
▲ Lazer kəsmə diaqramı | Şəkil mənbəyi şəbəkəsi
Bundan əlavə, lazer kəsməsinin yüksək dəqiqliyi və dəqiqliyi lazer şüasını son dərəcə kiçik bir nöqtə ölçüsünə yönəltməyə, mürəkkəb kəsmə nümunələrini dəstəkləməyə və çiplər arasında minimum məsafənin ayrılmasına nail olmağa imkan verir. Bu xüsusiyyət, kiçilən ölçülərə malik qabaqcıl yarımkeçirici cihazlar üçün xüsusilə vacibdir.
Bununla belə, lazerlə kəsmənin də bəzi məhdudiyyətləri var. Bıçaqla kəsmə ilə müqayisədə, xüsusən də genişmiqyaslı istehsalda daha yavaş və daha baha başa gəlir. Bundan əlavə, düzgün lazer növünü seçmək və materialın səmərəli çıxarılmasını və istilikdən təsirlənən zonanın minimum olmasını təmin etmək üçün parametrləri optimallaşdırmaq müəyyən materiallar və qalınlıqlar üçün çətin ola bilər.
Lazer ablasiya kəsimi
Lazer ablasiya kəsimi zamanı lazer şüası lövhənin səthində müəyyən bir yerə dəqiq şəkildə fokuslanır və lazer enerjisi əvvəlcədən müəyyən edilmiş kəsmə sxeminə uyğun olaraq istiqamətləndirilir və lövhəni tədricən dibinə qədər kəsir. Kəsmə tələblərindən asılı olaraq, bu əməliyyat impulslu lazer və ya davamlı dalğa lazeri istifadə edilərək həyata keçirilir. Lazerin həddindən artıq lokal istiləşməsi səbəbindən lövhənin zədələnməsinin qarşısını almaq üçün lövhəni soyutmaq və istilik zədələnməsindən qorumaq üçün soyuducu su istifadə olunur. Eyni zamanda, soyuducu su kəsmə prosesi zamanı əmələ gələn hissəcikləri effektiv şəkildə təmizləyə, çirklənmənin qarşısını ala və kəsmə keyfiyyətini təmin edə bilər.
Lazerlə görünməz kəsmə
Lazer həmçinin istiliyi lövhənin əsas gövdəsinə ötürmək üçün fokuslana bilər ki, bu üsul "görünməz lazer kəsmə" adlanır. Bu üsul üçün lazerdən gələn istilik lövhənin kəsmə zolaqlarında boşluqlar yaradır. Bu zəifləmiş sahələr lövhə dartıldıqda qırılaraq oxşar nüfuzetmə effekti əldə edirlər.
▲Lazerlə görünməz kəsmənin əsas prosesi
Görünməz kəsmə prosesi, lazerin səthə udulduğu lazer ablasiyasından daha çox, daxili udma lazer prosesidir. Görünməz kəsmə zamanı lövhə substratı materialına yarı şəffaf dalğa uzunluğunda lazer şüası enerjisi istifadə olunur. Proses iki əsas mərhələyə bölünür: biri lazer əsaslı proses, digəri isə mexaniki ayırma prosesidir.
▲Lazer şüası lövhə səthinin altında perforasiya yaradır və ön və arxa tərəflərə təsir göstərmir | Şəkil mənbəyi şəbəkəsi
İlk addımda, lazer şüası lövhəni skan etdikcə, lazer şüası lövhənin içərisindəki müəyyən bir nöqtəyə fokuslanır və içəridə çatlama nöqtəsi əmələ gətirir. Şüa enerjisi içəridə bir sıra çatların əmələ gəlməsinə səbəb olur ki, bunlar hələ lövhənin bütün qalınlığından yuxarı və aşağı səthlərə qədər uzanmamışdır.
▲Bıçaq üsulu ilə kəsilmiş 100μm qalınlığında silikon lövhələrin və lazerlə görünməz kəsmə üsulunun müqayisəsi | Şəkil mənbəyi şəbəkəsi
İkinci addımda, lövhənin altındakı yonqar lenti fiziki olaraq genişlənir və bu da lövhənin içərisindəki çatlarda dartılma gərginliyinə səbəb olur və bu gərginlik ilk addımda lazer prosesində induksiya olunur. Bu gərginlik çatların lövhənin yuxarı və aşağı səthlərinə şaquli olaraq uzanmasına və sonra lövhəni bu kəsmə nöqtələri boyunca yonqarlara ayırmasına səbəb olur. Görünməz kəsmədə, lövhələrin yonqarlara və ya yonqarlara ayrılmasını asanlaşdırmaq üçün adətən yarımkəsmə və ya alt tərəf yarımkəsmə istifadə olunur.
Görünməz lazer kəsməsinin lazer ablasiyasına nisbətən əsas üstünlükləri:
• Soyuducu tələb olunmur
• Zibil əmələ gəlmir
• Həssas dövrələrə zərər verə biləcək istidən təsirlənən zonalar yoxdur
Plazma kəsmə
Plazma kəsmə (həmçinin plazma aşındırma və ya quru aşındırma kimi də tanınır), fərdi çipləri yarımkeçirici lövhələrdən ayırmaq üçün reaktiv ion aşındırma (RIE) və ya dərin reaktiv ion aşındırma (DRIE) istifadə edən inkişaf etmiş lövhə kəsmə texnologiyasıdır. Texnologiya, plazma istifadə edərək əvvəlcədən müəyyən edilmiş kəsmə xətləri boyunca materialı kimyəvi yolla çıxarmaqla kəsməyə nail olur.
Plazma kəsmə prosesi zamanı yarımkeçirici lövhə vakuum kamerasına yerləşdirilir, kameraya idarə olunan reaktiv qaz qarışığı daxil edilir və yüksək konsentrasiyalı reaktiv ionlar və radikallar ehtiva edən plazma yaratmaq üçün elektrik sahəsi tətbiq olunur. Bu reaktiv növlər lövhə materialı ilə qarşılıqlı təsir göstərir və kimyəvi reaksiya və fiziki püskürtmənin kombinasiyası vasitəsilə lövhə materialını scribing xətti boyunca selektiv şəkildə çıxarır.
Plazma kəsmənin əsas üstünlüyü lövhə və çip üzərində mexaniki gərginliyi azaltması və fiziki təmasdan yarana biləcək potensial zərəri azaltmasıdır. Lakin, bu proses, xüsusən də daha qalın lövhələr və ya yüksək aşınma müqavimətinə malik materiallarla işləyərkən digər üsullarla müqayisədə daha mürəkkəb və vaxt aparandır, buna görə də kütləvi istehsalda tətbiqi məhduddur.
▲Şəkil mənbəyi şəbəkəsi
Yarımkeçirici istehsalında lövhə kəsmə üsulu lövhə materialının xüsusiyyətləri, çip ölçüsü və həndəsəsi, tələb olunan dəqiqlik və dəqiqlik, ümumi istehsal dəyəri və səmərəliliyi də daxil olmaqla bir çox amilə əsasən seçilməlidir.
Yazı vaxtı: 20 sentyabr 2024