ВафляРэзка — адно з важных звёнаў у вытворчасці паўправадніковых прыбораў. Гэты этап прызначаны для дакладнага аддзялення асобных інтэгральных схем або чыпаў ад паўправадніковых пласцін.
Ключ давафлярэзка заключаецца ў тым, каб мець магчымасць аддзяляць асобныя чыпы, адначасова гарантуючы, што далікатныя структуры і схемы, убудаваныя ўвафляне пашкоджваюцца. Поспех або няўдача працэсу рэзання ўплывае не толькі на якасць аддзялення і выхад стружкі, але і непасрэдна звязаны з эфектыўнасцю ўсяго вытворчага працэсу.
▲Тры распаўсюджаныя тыпы рэзкі вафель | Крыніца: KLA CHINA
У цяперашні час распаўсюджаныявафляпрацэсы рэзкі падзяляюцца на:
Рэзка лязом: нізкі кошт, звычайна выкарыстоўваецца для больш тоўстыхвафлі
Лазерная рэзка: высокі кошт, звычайна выкарыстоўваецца для пласцін таўшчынёй больш за 30 мкм
Плазменная рэзка: высокі кошт, больш абмежаванняў, звычайна выкарыстоўваецца для пласцін таўшчынёй менш за 30 мкм
Механічная рэзка лязом
Рэзка лязом — гэта працэс рэзання ўздоўж лініі разметкі хуткасным круцільным шліфавальным дыскам (лязом). Лязо звычайна выраблена з абразіўнага або ультратонкага алмазнага матэрыялу, прыдатнага для нарэзкі або нанясення канавок на крэмніевыя пласціны. Аднак, як механічны метад рэзкі, рэзка лязом абапіраецца на фізічнае выдаленне матэрыялу, што можа лёгка прывесці да сколаў або расколін на краі скола, што ўплывае на якасць прадукцыі і зніжае выхад.
Якасць канчатковага прадукту, атрыманага ў выніку механічнага распілоўвання, залежыць ад некалькіх параметраў, у тым ліку хуткасці рэзання, таўшчыні ляза, дыяметра ляза і хуткасці кручэння ляза.
Поўны разрэз — гэта найбольш базавы метад разрэзу лязом, пры якім цалкам разразаецца апрацоўваемая дэталь да фіксаванага матэрыялу (напрыклад, рэзальнай стужкі).
▲ Механічная рэзка лязом - поўны разрэз | Крыніца выявы
Паўразрэз — гэта метад апрацоўкі, пры якім канаўка атрымліваецца шляхам разразання да сярэдзіны загатоўкі. Дзякуючы бесперапыннаму выкананню працэсу нарэзкі канаўкі можна атрымаць грабянепадобныя і іголкападобныя наканечнікі.
▲ Механічнае лязо для рэзкі напалову | Крыніца выявы
Падвойны разрэз — гэта метад апрацоўкі, пры якім выкарыстоўваецца падвойная піла з двума шпіндзелямі для выканання поўных або палоўных разрэзаў на дзвюх вытворчых лініях адначасова. Падвойная піла мае два шпіндзельныя восі. Дзякуючы гэтаму працэсу можна дасягнуць высокай прадукцыйнасці.
▲ Механічная рэзка лязом - падвойны разрэз | Крыніца выявы
Для ступеністай рэзкі выкарыстоўваецца падвойная піла з двума шпіндзелямі для выканання поўных і палоўных разрэзаў у два этапы. Для дасягнення высокай якасці апрацоўкі выкарыстоўваюцца ляза, аптымізаваныя для рэзкі пласта правадоў на паверхні пласціны, і ляза, аптымізаваныя для астатняга монакрышталя крэмнію.
▲ Механічная рэзка лязом – ступеністая рэзка | Крыніца выявы
Фаска — гэта метад апрацоўкі, пры якім выкарыстоўваецца лязо з V-вобразным краем напалову зрэзанага краю для разразання пласціны ў два этапы падчас паэтапнага працэсу рэзкі. Працэс зняцця фаскі выконваецца падчас працэсу рэзкі. Такім чынам, можна дасягнуць высокай трываласці формы і высокай якасці апрацоўкі.
▲ Механічная рэзка лязом – рэзка пад фаскай | Крыніца выявы
Лазерная рэзка
Лазерная рэзка — гэта тэхналогія бескантактавай рэзкі пласцін, у якой выкарыстоўваецца сфакусаваны лазерны прамень для аддзялення асобных чыпаў ад паўправадніковых пласцін. Высокаэнергетычны лазерны прамень факусуецца на паверхні пласціны і выпарае або выдаляе матэрыял уздоўж зададзенай лініі рэзкі шляхам абляцыі або тэрмічнага раскладання.
▲ Схема лазернай рэзкі | Крыніца выявы: KLA CHINA
Тыпы лазераў, якія шырока выкарыстоўваюцца ў цяперашні час, уключаюць ультрафіялетавыя лазеры, інфрачырвоныя лазеры і фемтасекундныя лазеры. Сярод іх ультрафіялетавыя лазеры часта выкарыстоўваюцца для дакладнай халоднай абляцыі з-за іх высокай энергіі фатонаў, а зона цеплавога ўздзеяння надзвычай малая, што можа эфектыўна знізіць рызыку цеплавога пашкоджання пласціны і навакольных яе чыпаў. Інфрачырвоныя лазеры лепш падыходзяць для больш тоўстых пласцін, таму што яны могуць глыбока пранікаць у матэрыял. Фемтасекундныя лазеры дасягаюць высокай дакладнасці і эфектыўнага выдалення матэрыялу з практычна нязначнай перадачай цяпла дзякуючы ультракароткім светлавым імпульсам.
Лазерная рэзка мае значныя перавагі перад традыцыйнай рэзаннем лязом. Па-першае, як бескантактавы працэс, лазерная рэзка не патрабуе фізічнага ціску на пласціну, што памяншае праблемы з фрагментацыяй і расколінамі, характэрныя для механічнай рэзкі. Гэтая асаблівасць робіць лазерную рэзку асабліва прыдатнай для апрацоўкі далікатных або ультратонкіх пласцін, асабліва тых, што маюць складаную структуру або дробныя элементы.
▲ Схема лазернай рэзкі | Сетка крыніц выявы
Акрамя таго, высокая дакладнасць і кучнасць лазернай рэзкі дазваляе факусаваць лазерны прамень на надзвычай малы памер плямы, падтрымліваць складаныя шаблоны рэзкі і дасягаць мінімальнай адлегласці паміж чыпамі. Гэтая функцыя асабліва важная для перадавых паўправадніковых прылад з памяншальнымі памерамі.
Аднак лазерная рэзка мае і некаторыя абмежаванні. У параўнанні з лязом, яна больш павольная і дарагая, асабліва ў буйной вытворчасці. Акрамя таго, выбар правільнага тыпу лазера і аптымізацыя параметраў для забеспячэння эфектыўнага выдалення матэрыялу і мінімальнай зоны цеплавога ўздзеяння можа быць складанай задачай для пэўных матэрыялаў і таўшчынь.
Лазерная абляцыя
Падчас лазернай абляцыйнай рэзкі лазерны прамень дакладна факусуецца на пэўным месцы на паверхні пласціны, і лазерная энергія накіроўваецца ў адпаведнасці з зададзеным шаблонам рэзкі, паступова разразаючы пласціну да дна. У залежнасці ад патрабаванняў рэзкі гэтая аперацыя выконваецца з дапамогай імпульснага лазера або лазера бесперапыннага выпраменьвання. Каб прадухіліць пашкоджанне пласціны з-за празмернага лакальнага нагрэву лазера, для астуджэння і абароны пласціны ад цеплавога пашкоджання выкарыстоўваецца астуджальная вада. У той жа час астуджальная вада таксама можа эфектыўна выдаляць часціцы, якія ўтвараюцца ў працэсе рэзкі, прадухіляць забруджванне і забяспечваць якасць рэзкі.
Лазерная нябачная рэзка
Лазер таксама можна факусаваць для перадачы цяпла ў асноўную частку пласціны, метад, які называецца «нябачнай лазернай рэзкай». Пры гэтым метадзе цяпло ад лазера стварае зазоры ў палосах разметкі. Гэтыя аслабленыя ўчасткі затым дасягаюць падобнага эфекту пранікнення, разбураючыся пры расцяжэнні пласціны.
▲Асноўны працэс лазернай нябачнай рэзкі
Працэс нябачнай рэзкі — гэта працэс унутранага паглынання лазерам, а не лазерная абляцыя, пры якой лазер паглынаецца паверхняй. Пры нябачнай рэзцы выкарыстоўваецца энергія лазернага прамяня з даўжынёй хвалі, якая напаўпразрыстая для матэрыялу падкладкі пласціны. Працэс падзелены на два асноўныя этапы: адзін — лазерны працэс, а другі — механічнае аддзяленне.
▲Лазерны прамень стварае перфарацыю пад паверхняй пласціны, прычым пярэдні і задні бакі не закранаюцца | Крыніца выявы сетка
На першым этапе, калі лазерны прамень скануе пласціну, ён факусуецца на пэўнай кропцы ўнутры пласціны, утвараючы ўнутры кропку расколіны. Энергія прамяня выклікае ўтварэнне серыі расколін унутры, якія яшчэ не распаўсюдзіліся праз усю таўшчыню пласціны да верхняй і ніжняй паверхняў.
▲Параўнанне крэмніевых пласцін таўшчынёй 100 мкм, выразаных метадам ляза і метадам нябачнай лазернай рэзкі | Крыніца выявы network
На другім этапе стужка чыпа ў ніжняй частцы пласціны фізічна пашыраецца, што выклікае расцягвальнае напружанне ў расколінах унутры пласціны, якія ўзнікаюць у лазерным працэсе на першым этапе. Гэта напружанне прымушае расколіны распаўсюджвацца вертыкальна да верхняй і ніжняй паверхняў пласціны, а затым падзяляе пласціну на чыпы ўздоўж гэтых кропак разрэзу. Пры нябачным разрэзе звычайна выкарыстоўваецца напалову разрэз або напалову разрэз знізу, каб палегчыць падзеленне пласцін на чыпы або чыпы.
Асноўныя перавагі нябачнай лазернай рэзкі перад лазернай абляцыяй:
• Не патрабуецца астуджальная вадкасць
• Не ўтвараецца смецця
• Няма зон, якія падвяргаюцца ўздзеянню цяпла і могуць пашкодзіць адчувальныя ланцугі
Плазменная рэзка
Плазменная рэзка (таксама вядомая як плазменнае травленне або сухое травленне) — гэта перадавая тэхналогія рэзкі пласцін, якая выкарыстоўвае рэактыўнае іённае травленне (RIE) або глыбокае рэактыўнае іённае травленне (DRIE) для аддзялення асобных чыпаў ад паўправадніковых пласцін. Тэхналогія дазваляе рэзаць шляхам хімічнага выдалення матэрыялу ўздоўж зададзеных ліній рэзання з выкарыстаннем плазмы.
Падчас працэсу плазменнай рэзкі паўправадніковая пласціна змяшчаецца ў вакуумную камеру, у камеру ўводзіцца кантраляваная рэактыўная газавая сумесь, і прыкладваецца электрычнае поле для стварэння плазмы, якая змяшчае высокую канцэнтрацыю рэактыўных іонаў і радыкалаў. Гэтыя рэактыўныя часціцы ўзаемадзейнічаюць з матэрыялам пласціны і выбарачна выдаляюць матэрыял пласціны ўздоўж лініі надпісу шляхам спалучэння хімічнай рэакцыі і фізічнага распылення.
Асноўная перавага плазменнай рэзкі заключаецца ў зніжэнні механічнага напружання на пласціну і чып, а таксама ў патэнцыйных пашкоджаннях, выкліканых фізічным кантактам. Аднак гэты працэс больш складаны і працаёмкі, чым іншыя метады, асабліва пры працы з больш тоўстымі пласцінамі або матэрыяламі з высокай устойлівасцю да травлення, таму яго прымяненне ў масавай вытворчасці абмежавана.
▲Сетка крыніцы выявы
У вытворчасці паўправаднікоў метад рэзкі пласцін павінен выбірацца з улікам многіх фактараў, у тым ліку ўласцівасцей матэрыялу пласцін, памеру і геаметрыі чыпа, неабходнай дакладнасці і дбайнасці, а таксама агульнага кошту і эфектыўнасці вытворчасці.
Час публікацыі: 20 верасня 2024 г.