HòstiaEl tall és un dels enllaços importants en la producció de semiconductors de potència. Aquest pas està dissenyat per separar amb precisió els circuits integrats o xips individuals de les oblies de semiconductors.
La clau per aobliael tall és poder separar xips individuals alhora que es garanteix que les estructures i circuits delicats integrats a laobliano es fan malbé. L'èxit o el fracàs del procés de tall no només afecta la qualitat de separació i el rendiment de l'encenall, sinó que també està directament relacionat amb l'eficiència de tot el procés de producció.
▲Tres tipus comuns de tall de galeta | Font: KLA CHINA
Actualment, el comúobliaEls processos de tall es divideixen en:
Tall amb fulla: de baix cost, normalment s'utilitza per a talls més gruixutsoblies
Tall per làser: cost elevat, normalment s'utilitza per a oblies amb un gruix de més de 30 μm
Tall per plasma: cost elevat, més restriccions, normalment s'utilitza per a oblies amb un gruix inferior a 30 μm
Tall mecànic de fulles
El tall amb fulla és un procés de tall al llarg de la línia d'estampació mitjançant un disc de mòlta (fulla) giratori d'alta velocitat. La fulla sol estar feta de material de diamant abrasiu o ultrafí, adequat per tallar o ranurar oblies de silici. Tanmateix, com a mètode de tall mecànic, el tall amb fulla es basa en l'eliminació física de material, que pot conduir fàcilment a l'esquerdament o esquerdament de la vora de la xip, afectant així la qualitat del producte i reduint el rendiment.
La qualitat del producte final produït pel procés de serra mecànica es veu afectada per múltiples paràmetres, com ara la velocitat de tall, el gruix de la fulla, el diàmetre de la fulla i la velocitat de rotació de la fulla.
El tall complet és el mètode de tall amb fulla més bàsic, que talla completament la peça tallant a un material fix (com ara una cinta de tallar).
▲ Tall mecànic amb fulla: tall complet | Xarxa de fonts d'imatges
El tall a mig tall és un mètode de processament que produeix un solc tallant fins al mig de la peça. Realitzant contínuament el procés de ranurat, es poden produir puntes en forma de pinta i agulla.
▲ Tall mecànic amb fulla: tall a la meitat | Xarxa de fonts d'imatges
El doble tall és un mètode de processament que utilitza una serra de doble tall amb dos eixos per realitzar talls complets o mitjans en dues línies de producció alhora. La serra de doble tall té dos eixos de l'eix. Mitjançant aquest procés es pot aconseguir un alt rendiment.
▲ Tall mecànic amb fulla: doble tall | Xarxa de fonts d'imatges
El tall per etapes utilitza una serra de doble tall amb dos eixos per realitzar talls complets i mitjans en dues etapes. Utilitza fulles optimitzades per tallar la capa de cablejat a la superfície de l'oblea i fulles optimitzades per al monocristall de silici restant per aconseguir un processament d'alta qualitat.
▲ Tall mecànic amb fulla: tall per etapes | Xarxa de fonts d'imatges
El tall en bisell és un mètode de processament que utilitza una fulla amb una vora en forma de V a la vora de mig tall per tallar la oblia en dues etapes durant el procés de tall per etapes. El procés de bisellatge es realitza durant el procés de tall. Per tant, es pot aconseguir una alta resistència del motlle i un processament d'alta qualitat.
▲ Tall mecànic amb fulla – tall en bisell | Xarxa de fonts d'imatges
Tall amb làser
El tall per làser és una tecnologia de tall d'oblies sense contacte que utilitza un feix làser enfocat per separar xips individuals d'oblies semiconductores. El feix làser d'alta energia s'enfoca a la superfície de l'oblia i evapora o elimina material al llarg de la línia de tall predeterminada mitjançant processos d'ablació o descomposició tèrmica.
▲ Diagrama de tall per làser | Font de la imatge: KLA CHINA
Els tipus de làsers que s'utilitzen àmpliament actualment inclouen làsers ultraviolats, làsers infrarojos i làsers de femtosegon. Entre ells, els làsers ultraviolats s'utilitzen sovint per a l'ablació en fred precisa a causa de la seva alta energia fotònica, i la zona afectada per la calor és extremadament petita, cosa que pot reduir eficaçment el risc de danys tèrmics a l'oblia i els seus xips circumdants. Els làsers infrarojos són més adequats per a oblies més gruixudes perquè poden penetrar profundament en el material. Els làsers de femtosegon aconsegueixen una eliminació de material d'alta precisió i eficiència amb una transferència de calor gairebé insignificant a través de polsos de llum ultracurts.
El tall amb làser té avantatges significatius respecte al tall tradicional amb fulla. En primer lloc, com a procés sense contacte, el tall amb làser no requereix pressió física sobre l'oblia, cosa que redueix els problemes de fragmentació i esquerdes comuns en el tall mecànic. Aquesta característica fa que el tall amb làser sigui especialment adequat per processar oblies fràgils o ultraprimes, especialment aquelles amb estructures complexes o característiques fines.
▲ Diagrama de tall làser | Xarxa de fonts d'imatges
A més, l'alta precisió i exactitud del tall per làser permet enfocar el feix làser en una mida de punt extremadament petita, admetre patrons de tall complexos i aconseguir la separació de l'espai mínim entre xips. Aquesta característica és particularment important per a dispositius semiconductors avançats amb mides cada cop més petites.
Tanmateix, el tall amb làser també té algunes limitacions. En comparació amb el tall amb fulla, és més lent i més car, especialment en la producció a gran escala. A més, triar el tipus de làser adequat i optimitzar els paràmetres per garantir una eliminació eficient del material i una zona mínima afectada per la calor pot ser difícil per a certs materials i gruixos.
Tall per ablació làser
Durant el tall per ablació làser, el feix làser s'enfoca amb precisió en una ubicació específica de la superfície de l'oblia, i l'energia làser es guia segons un patró de tall predeterminat, tallant gradualment l'oblia fins a la part inferior. Depenent dels requisits de tall, aquesta operació es realitza mitjançant un làser pulsat o un làser d'ona contínua. Per tal d'evitar danys a l'oblia a causa de l'escalfament local excessiu del làser, s'utilitza aigua de refrigeració per refredar i protegir l'oblia del dany tèrmic. Al mateix temps, l'aigua de refrigeració també pot eliminar eficaçment les partícules generades durant el procés de tall, prevenir la contaminació i garantir la qualitat del tall.
Tall invisible per làser
El làser també es pot enfocar per transferir calor al cos principal de l'oblia, un mètode anomenat "tall làser invisible". Per a aquest mètode, la calor del làser crea buits a les línies de marcatge. Aquestes zones debilitades aconsegueixen un efecte de penetració similar trencant-se quan s'estira l'oblia.
▲ Procés principal de tall invisible amb làser
El procés de tall invisible és un procés làser d'absorció interna, en lloc d'una ablació làser on el làser s'absorbeix a la superfície. Amb el tall invisible, s'utilitza energia del feix làser amb una longitud d'ona semitransparent al material del substrat de la làmina. El procés es divideix en dos passos principals, un és un procés basat en làser i l'altre és un procés de separació mecànica.
▲ El feix làser crea una perforació sota la superfície de la làmina, i les cares frontal i posterior no es veuen afectades | Xarxa de fonts d'imatges
En el primer pas, mentre el feix làser escaneja l'oblia, el feix làser es concentra en un punt específic dins de l'oblia, formant un punt d'esquerdament a l'interior. L'energia del feix provoca la formació d'una sèrie d'esquerdes a l'interior, que encara no s'han estès per tot el gruix de l'oblia fins a les superfícies superior i inferior.
▲Comparació d'oblies de silici de 100 μm de gruix tallades amb el mètode de fulla i el mètode de tall invisible amb làser | Xarxa de fonts d'imatges
En el segon pas, la cinta de xips a la part inferior de l'oblia s'expandeix físicament, cosa que provoca una tensió de tracció a les esquerdes de l'interior de l'oblia, que s'indueixen en el procés làser en el primer pas. Aquesta tensió fa que les esquerdes s'estenguin verticalment a les superfícies superior i inferior de l'oblia i després separin l'oblia en xips al llarg d'aquests punts de tall. En el tall invisible, normalment s'utilitza el tall per la meitat o el tall per la meitat del costat inferior per facilitar la separació de les oblies en xips o xips.
Avantatges clau del tall làser invisible respecte a l'ablació làser:
• No cal refrigerant
• No es generen deixalles
• Sense zones afectades per la calor que puguin danyar els circuits sensibles
Tall per plasma
El tall per plasma (també conegut com a gravat per plasma o gravat en sec) és una tecnologia avançada de tall per oblies que utilitza el gravat d'ions reactius (RIE) o el gravat d'ions reactius profunds (DRIE) per separar xips individuals d'oblies semiconductores. La tecnologia aconsegueix el tall eliminant químicament material al llarg de línies de tall predeterminades mitjançant plasma.
Durant el procés de tall per plasma, l'oblia semiconductora es col·loca en una cambra de buit, s'introdueix una mescla de gasos reactius controlats a la cambra i s'aplica un camp elèctric per generar un plasma que conté una alta concentració d'ions i radicals reactius. Aquestes espècies reactives interactuen amb el material de l'oblia i eliminen selectivament el material de l'oblia al llarg de la línia de traçat mitjançant una combinació de reacció química i pulverització física.
El principal avantatge del tall per plasma és que redueix l'estrès mecànic a l'oblia i al xip i redueix els danys potencials causats pel contacte físic. Tanmateix, aquest procés és més complex i requereix més temps que altres mètodes, especialment quan es tracta d'oblies més gruixudes o materials amb alta resistència al gravat, per la qual cosa la seva aplicació en la producció en massa és limitada.
▲Xarxa de fonts d'imatges
En la fabricació de semiconductors, el mètode de tall de les oblies s'ha de seleccionar en funció de molts factors, com ara les propietats del material de l'oblia, la mida i la geometria del xip, la precisió i l'exactitud requerides, i el cost i l'eficiència de producció generals.
Data de publicació: 20 de setembre de 2024