ObleaO corte é un dos elos importantes na produción de semicondutores de potencia. Este paso está deseñado para separar con precisión os circuítos integrados ou chips individuais das obleas de semicondutores.
A clave paraobleaO corte é poder separar as fichas individuais, garantindo ao mesmo tempo que as delicadas estruturas e circuítos integrados noobleanon estean danados. O éxito ou o fracaso do proceso de corte non só afecta á calidade da separación e ao rendemento da lasca, senón que tamén está directamente relacionado coa eficiencia de todo o proceso de produción.
▲Tres tipos comúns de corte de obleas | Fonte: KLA CHINA
Actualmente, o comúnobleaOs procesos de corte divídense en:
Corte con lámina: baixo custo, normalmente usado para cortes máis grososobleas
Corte por láser: custo elevado, normalmente úsase para obleas cun grosor superior a 30 μm
Corte por plasma: custo elevado, máis restricións, normalmente úsase para obleas cun grosor inferior a 30 μm
Corte mecánico de lámina
O corte con lámina é un proceso de corte ao longo da liña de trazado mediante un disco de amolado (lámina) rotatorio de alta velocidade. A lámina adoita estar feita de material de diamante abrasivo ou ultrafino, axeitado para cortar ou rañar obleas de silicio. Non obstante, como método de corte mecánico, o corte con lámina baséase na eliminación física de material, o que pode levar facilmente a lascas ou rachaduras no bordo da lasca, o que afecta á calidade do produto e reduce o rendemento.
A calidade do produto final producido polo proceso de serra mecánica vese afectada por múltiples parámetros, incluíndo a velocidade de corte, o grosor da folla, o diámetro da folla e a velocidade de rotación da folla.
O corte completo é o método de corte con lámina máis básico, que corta completamente a peza de traballo cortando nun material fixo (como unha cinta de corte).
▲ Corte mecánico con lámina: corte completo | Rede de fontes de imaxes
O corte a metade é un método de procesamento que produce unha ranura cortando ata o centro da peza. Ao realizar continuamente o proceso de ranurado, pódense producir puntas en forma de peite e agulla.
▲ Corte mecánico con lámina: corte á metade | Rede de fontes de imaxes
O corte dobre é un método de procesamento que emprega unha serra de dobre corte con dous fusos para realizar cortes completos ou medios en dúas liñas de produción ao mesmo tempo. A serra de dobre corte ten dous eixes de fuso. Mediante este proceso pódese conseguir un alto rendemento.
▲ Corte mecánico con lámina: corte dobre | Rede de fontes de imaxes
O corte por pasos emprega unha serra de dobre corte con dous fusos para realizar cortes completos e medios en dúas etapas. Emprega láminas optimizadas para cortar a capa de cableado na superficie da oblea e láminas optimizadas para o monocristal de silicio restante para lograr un procesamento de alta calidade.
▲ Corte mecánico con lámina: corte escalonado | Rede de fontes de imaxes
O corte en bisel é un método de procesamento que emprega unha lámina cun bordo en forma de V no bordo semicortado para cortar a oblea en dúas etapas durante o proceso de corte por pasos. O proceso de biselado realízase durante o proceso de corte. Polo tanto, pódese conseguir unha alta resistencia do molde e un procesamento de alta calidade.
▲ Corte mecánico con lámina: corte en bisel | Rede de fontes de imaxes
Corte por láser
O corte por láser é unha tecnoloxía de corte de obleas sen contacto que emprega un raio láser enfocado para separar os chips individuais das obleas de semicondutores. O raio láser de alta enerxía céntrase na superficie da oblea e evapora ou elimina material ao longo da liña de corte predeterminada mediante procesos de ablación ou descomposición térmica.
▲ Diagrama de corte por láser | Fonte da imaxe: KLA CHINA
Os tipos de láseres que se empregan amplamente na actualidade inclúen os láseres ultravioleta, os láseres infravermellos e os láseres de femtosegundos. Entre eles, os láseres ultravioleta úsanse a miúdo para a ablación en frío precisa debido á súa alta enerxía fotónica, e a zona afectada pola calor é extremadamente pequena, o que pode reducir eficazmente o risco de danos térmicos na oblea e nos chips que a rodean. Os láseres infravermellos son máis axeitados para obleas máis grosas porque poden penetrar profundamente no material. Os láseres de femtosegundos conseguen unha eliminación de material de alta precisión e eficiencia cunha transferencia de calor case insignificante a través de pulsos de luz ultracurtos.
O corte por láser ten vantaxes significativas sobre o corte tradicional con lámina. En primeiro lugar, como proceso sen contacto, o corte por láser non require presión física sobre a oblea, o que reduce os problemas de fragmentación e rachaduras comúns no corte mecánico. Esta característica fai que o corte por láser sexa especialmente axeitado para procesar obleas fráxiles ou ultrafinas, especialmente aquelas con estruturas complexas ou características finas.
▲ Diagrama de corte por láser | Rede de fontes de imaxes
Ademais, a alta precisión e exactitude do corte por láser permítelle enfocar o raio láser nun tamaño de punto extremadamente pequeno, soportar patróns de corte complexos e lograr a separación do espazado mínimo entre os chips. Esta característica é particularmente importante para dispositivos semicondutores avanzados con tamaños cada vez máis pequenos.
Non obstante, o corte por láser tamén ten algunhas limitacións. En comparación co corte con lámina, é máis lento e máis caro, especialmente na produción a grande escala. Ademais, elixir o tipo de láser axeitado e optimizar os parámetros para garantir unha eliminación eficiente do material e unha zona mínima afectada pola calor pode ser un reto para certos materiais e grosores.
Corte por ablación láser
Durante o corte por ablación láser, o raio láser céntrase con precisión nunha localización específica na superficie da oblea e a enerxía láser guíase segundo un patrón de corte predeterminado, cortando gradualmente a oblea ata o fondo. Dependendo dos requisitos de corte, esta operación realízase mediante un láser pulsado ou un láser de onda continua. Para evitar danos na oblea debido ao quecemento local excesivo do láser, utilízase auga de refrixeración para arrefriala e protexela dos danos térmicos. Ao mesmo tempo, a auga de refrixeración tamén pode eliminar eficazmente as partículas xeradas durante o proceso de corte, evitar a contaminación e garantir a calidade do corte.
Corte invisible por láser
O láser tamén se pode enfocar para transferir calor ao corpo principal da oblea, un método chamado "corte láser invisible". Para este método, a calor do láser crea ocos nas liñas de trazado. Estas áreas debilitadas conseguen entón un efecto de penetración similar ao romperse cando se estira a oblea.
▲Proceso principal de corte invisible por láser
O proceso de corte invisible é un proceso láser de absorción interna, en lugar dunha ablación láser onde o láser se absorbe na superficie. Co corte invisible, utilízase a enerxía do feixe láser cunha lonxitude de onda semitransparente ao material do substrato da oblea. O proceso divídese en dous pasos principais, un é un proceso baseado en láser e o outro é un proceso de separación mecánica.
▲O raio láser crea unha perforación debaixo da superficie da oblea, e as partes frontal e traseira non se ven afectadas | Rede de fontes de imaxes
No primeiro paso, mentres o raio láser escanea a oblea, o raio láser céntrase nun punto específico dentro da oblea, formando un punto de fenda no seu interior. A enerxía do raio provoca a formación dunha serie de fendas no seu interior, que aínda non se estenderon por todo o grosor da oblea ata as superficies superior e inferior.
▲Comparación de obleas de silicio de 100 μm de grosor cortadas polo método de lámina e o método de corte invisible por láser | Rede de fontes de imaxes
No segundo paso, a cinta de chip na parte inferior da oblea expándese fisicamente, o que provoca tensión de tracción nas gretas do interior da oblea, que se inducen no proceso láser no primeiro paso. Esta tensión fai que as gretas se estendan verticalmente ata as superficies superior e inferior da oblea e logo sepárese a oblea en chips ao longo destes puntos de corte. No corte invisible, adoita usarse o corte a medias ou o corte a medias do lado inferior para facilitar a separación das obleas en chips ou lascas.
Principais vantaxes do corte láser invisible fronte á ablación láser:
• Non se require refrixerante
• Non se xeran residuos
• Sen zonas afectadas pola calor que poidan danar os circuítos sensibles
Corte por plasma
O corte por plasma (tamén coñecido como gravado por plasma ou gravado en seco) é unha tecnoloxía avanzada de corte de obleas que emprega gravado de ións reactivos (RIE) ou gravado de ións reactivos profundos (DRIE) para separar os chips individuais das obleas de semicondutores. A tecnoloxía consegue o corte eliminando quimicamente material ao longo de liñas de corte predeterminadas mediante plasma.
Durante o proceso de corte por plasma, a oblea semiconductora colócase nunha cámara de baleiro, introdúcese unha mestura de gases reactivos controlados na cámara e aplícase un campo eléctrico para xerar un plasma que contén unha alta concentración de ións e radicais reactivos. Estas especies reactivas interactúan co material da oblea e eliminan selectivamente o material da oblea ao longo da liña de trazado mediante unha combinación de reacción química e pulverización física.
A principal vantaxe do corte por plasma é que reduce a tensión mecánica na oblea e no chip e reduce os posibles danos causados polo contacto físico. Non obstante, este proceso é máis complexo e leva máis tempo que outros métodos, especialmente cando se trata de obleas máis grosas ou materiais con alta resistencia ao gravado, polo que a súa aplicación na produción en masa é limitada.
▲Rede de orixe de imaxes
Na fabricación de semicondutores, o método de corte de obleas debe seleccionarse en función de moitos factores, incluíndo as propiedades do material da oblea, o tamaño e a xeometría do chip, a precisión e a exactitude requiridas e o custo e a eficiencia de produción globais.
Data de publicación: 20 de setembro de 2024