OblatnaRezanje je jedna od važnih karika u proizvodnji poluprovodnika za napajanje. Ovaj korak je osmišljen za precizno odvajanje pojedinačnih integriranih kola ili čipova od poluprovodničkih pločica.
Ključ zaoblatnaRezanje je omogućavanje odvajanja pojedinačnih čipova, a istovremeno osiguravanje očuvanja osjetljivih struktura i sklopova ugrađenih uoblatnanisu oštećeni. Uspjeh ili neuspjeh procesa rezanja ne utiče samo na kvalitet odvajanja i prinos strugotine, već je direktno povezan i sa efikasnošću cijelog proizvodnog procesa.
▲Tri uobičajene vrste rezanja oblande | Izvor: KLA CHINA
Trenutno, uobičajenooblatnaProcesi rezanja se dijele na:
Rezanje oštricom: niska cijena, obično se koristi za debljeoblatne
Lasersko rezanje: visoka cijena, obično se koristi za pločice debljine veće od 30μm
Plazma rezanje: visoka cijena, više ograničenja, obično se koristi za pločice debljine manje od 30μm
Rezanje mehaničkim nožem
Rezanje oštricom je proces rezanja duž linije reza pomoću brusnog diska (oštrice) koji se brzo rotira. Oštrica je obično napravljena od abrazivnog ili ultra tankog dijamantskog materijala, pogodnog za rezanje ili žljebljenje na silicijumskim pločicama. Međutim, kao mehanička metoda rezanja, rezanje oštricom se oslanja na fizičko uklanjanje materijala, što lako može dovesti do kidanja ili pucanja ruba strugotine, što utiče na kvalitet proizvoda i smanjuje prinos.
Na kvalitet konačnog proizvoda proizvedenog mehaničkim procesom piljenja utiču višestruki parametri, uključujući brzinu rezanja, debljinu oštrice, prečnik oštrice i brzinu rotacije oštrice.
Potpuno rezanje je najosnovnija metoda rezanja oštricom, koja potpuno reže radni komad rezanjem na fiksni materijal (kao što je traka za rezanje).
▲ Rezanje mehaničkom oštricom - potpuni rez | Mreža izvora slike
Polovično rezanje je metoda obrade koja proizvodi žljeb rezanjem do sredine obratka. Kontinuiranim izvođenjem procesa žljebljenja mogu se proizvesti češljasti i igličasti vrhovi.
▲ Mehaničko rezanje oštricom - polurez | Mreža izvora slike
Dvostruko rezanje je metoda obrade koja koristi dvostruku pilu za rezanje s dva vretena za izvođenje punih ili polovičnih rezova na dvije proizvodne linije istovremeno. Dvostruka pila za rezanje ima dvije ose vretena. Ovim procesom se može postići visok protok.
▲ Rezanje mehaničkom oštricom - dvostruki rez | Mreža izvora slike
Stepenasto rezanje koristi dvostruku pilu za rezanje s dva vretena za izvođenje punih i polovičnih rezova u dvije faze. Koristite oštrice optimizirane za rezanje sloja ožičenja na površini pločice i oštrice optimizirane za preostali silicijski monokristal kako biste postigli visokokvalitetnu obradu.
▲ Rezanje mehaničkom oštricom – stepenasto rezanje | Mreža izvora slike
Koso rezanje je metoda obrade koja koristi oštricu s V-oblikovanim rubom na polurezanoj ivici za rezanje pločice u dvije faze tokom procesa postupnog rezanja. Proces zakošavanja se izvodi tokom procesa rezanja. Na taj način se može postići visoka čvrstoća kalupa i visokokvalitetna obrada.
▲ Rezanje mehaničkom oštricom – rezanje pod uglom | Mreža izvora slike
Lasersko rezanje
Lasersko rezanje je beskontaktna tehnologija rezanja pločica koja koristi fokusirani laserski snop za odvajanje pojedinačnih čipova od poluprovodničkih pločica. Visokoenergetski laserski snop se fokusira na površinu pločice i isparava ili uklanja materijal duž unaprijed određene linije rezanja putem ablacije ili termičke dekompozicije.
▲ Dijagram laserskog rezanja | Izvor slike: KLA CHINA
Vrste lasera koje se trenutno široko koriste uključuju ultraljubičaste lasere, infracrvene lasere i femtosekundne lasere. Među njima, ultraljubičasti laseri se često koriste za preciznu hladnu ablaciju zbog svoje visoke energije fotona, a zona utjecaja topline je izuzetno mala, što može efikasno smanjiti rizik od termičkog oštećenja pločice i okolnih čipova. Infracrveni laseri su pogodniji za deblje pločice jer mogu duboko prodrijeti u materijal. Femtosekundni laseri postižu visoku preciznost i efikasno uklanjanje materijala uz gotovo zanemariv prijenos topline putem ultrakratkih svjetlosnih impulsa.
Lasersko rezanje ima značajne prednosti u odnosu na tradicionalno rezanje oštricom. Prvo, kao beskontaktni proces, lasersko rezanje ne zahtijeva fizički pritisak na pločicu, što smanjuje probleme fragmentacije i pucanja uobičajene kod mehaničkog rezanja. Ova karakteristika čini lasersko rezanje posebno pogodnim za obradu krhkih ili ultra tankih pločica, posebno onih sa složenim strukturama ili finim karakteristikama.
▲ Dijagram laserskog rezanja | Mreža izvora slike
Osim toga, visoka preciznost i tačnost laserskog rezanja omogućava fokusiranje laserskog snopa na izuzetno malu veličinu tačke, podršku složenim obrascima rezanja i postizanje minimalnog razmaka između čipova. Ova karakteristika je posebno važna za napredne poluprovodničke uređaje sa smanjenim veličinama.
Međutim, lasersko rezanje ima i neka ograničenja. U poređenju sa rezanjem oštricom, sporije je i skuplje, posebno u velikoserijskoj proizvodnji. Osim toga, odabir pravog tipa lasera i optimizacija parametara kako bi se osiguralo efikasno uklanjanje materijala i minimalna zona uticaja toplote može biti izazov za određene materijale i debljine.
Lasersko ablacijsko rezanje
Tokom laserskog ablacijskog rezanja, laserski snop se precizno fokusira na određenu lokaciju na površini pločice, a laserska energija se vodi prema unaprijed određenom obrascu rezanja, postepeno režući pločicu do dna. Ovisno o zahtjevima rezanja, ova operacija se izvodi pomoću pulsirajućeg lasera ili lasera kontinuiranog vala. Kako bi se spriječilo oštećenje pločice zbog prekomjernog lokalnog zagrijavanja lasera, koristi se rashladna voda za hlađenje i zaštitu pločice od termičkog oštećenja. Istovremeno, rashladna voda može također efikasno ukloniti čestice nastale tokom procesa rezanja, spriječiti kontaminaciju i osigurati kvalitet rezanja.
Nevidljivo lasersko rezanje
Laser se također može fokusirati kako bi prenosio toplinu u glavni dio pločice, metodom koja se naziva "nevidljivo lasersko rezanje". Kod ove metode, toplina lasera stvara praznine u trakama za rezanje. Ova oslabljena područja zatim postižu sličan efekat prodiranja lomljenjem kada se pločica rasteže.
▲Glavni proces laserskog nevidljivog rezanja
Proces nevidljivog rezanja je proces unutrašnje apsorpcije lasera, a ne laserska ablacija gdje se laser apsorbira na površini. Kod nevidljivog rezanja koristi se energija laserskog snopa s talasnom dužinom koja je poluprozirna za materijal podloge pločice. Proces je podijeljen u dva glavna koraka, jedan je proces zasnovan na laseru, a drugi je proces mehaničkog odvajanja.
▲Laserski snop stvara perforaciju ispod površine pločice, a prednja i zadnja strana nisu pogođene | Izvor slike mreža
U prvom koraku, dok laserski snop skenira pločicu, on se fokusira na određenu tačku unutar pločice, formirajući pukotinu unutra. Energija snopa uzrokuje stvaranje niza pukotina unutra, koje se još nisu proširile kroz cijelu debljinu pločice do gornje i donje površine.
▲Poređenje silicijumskih pločica debljine 100μm rezanih metodom oštrice i metodom nevidljivog laserskog rezanja | Mreža izvora slike
U drugom koraku, traka čipa na dnu pločice se fizički širi, što uzrokuje zatezni napon u pukotinama unutar pločice, koje se induciraju u laserskom procesu u prvom koraku. Ovaj napon uzrokuje da se pukotine protežu vertikalno na gornju i donju površinu pločice, a zatim razdvajaju pločicu na čipove duž ovih tačaka rezanja. Kod nevidljivog rezanja, obično se koristi polurezivanje ili polurezivanje s donje strane kako bi se olakšalo razdvajanje pločica na čipove ili čipove.
Ključne prednosti nevidljivog laserskog rezanja u odnosu na lasersku ablaciju:
• Nije potrebna rashladna tekućina
• Ne stvara se otpad
• Nema zona pod utjecajem topline koje bi mogle oštetiti osjetljive strujne krugove
Plazma rezanje
Plazma rezanje (također poznato kao plazma nagrizanje ili suho nagrizanje) je napredna tehnologija rezanja pločica koja koristi reaktivno ionsko nagrizanje (RIE) ili duboko reaktivno ionsko nagrizanje (DRIE) za odvajanje pojedinačnih čipova od poluprovodničkih pločica. Tehnologija postiže rezanje hemijskim uklanjanjem materijala duž unaprijed određenih linija rezanja pomoću plazme.
Tokom procesa plazma rezanja, poluprovodnička pločica se stavlja u vakuumsku komoru, u komoru se uvodi kontrolirana reaktivna smjesa plinova, a zatim se primjenjuje električno polje za generiranje plazme koja sadrži visoku koncentraciju reaktivnih iona i radikala. Ove reaktivne vrste stupaju u interakciju s materijalom pločice i selektivno uklanjaju materijal pločice duž linije rezanja kombinacijom hemijske reakcije i fizičkog raspršivanja.
Glavna prednost plazma rezanja je smanjenje mehaničkog naprezanja na pločici i čipu te smanjenje potencijalnih oštećenja uzrokovanih fizičkim kontaktom. Međutim, ovaj proces je složeniji i dugotrajniji od drugih metoda, posebno kada se radi o debljim pločicama ili materijalima s visokom otpornošću na nagrizanje, tako da je njegova primjena u masovnoj proizvodnji ograničena.
▲Mreža izvora slike
U proizvodnji poluprovodnika, metodu rezanja pločice potrebno je odabrati na osnovu mnogih faktora, uključujući svojstva materijala pločice, veličinu i geometriju čipa, potrebnu preciznost i tačnost, te ukupne troškove i efikasnost proizvodnje.
Vrijeme objave: 20. septembar 2024.