વેફરપાવર સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદનમાં કટીંગ એ એક મહત્વપૂર્ણ કડી છે. આ પગલું સેમિકન્ડક્ટર વેફર્સમાંથી વ્યક્તિગત સંકલિત સર્કિટ અથવા ચિપ્સને સચોટ રીતે અલગ કરવા માટે રચાયેલ છે.
ની ચાવીવેફરકટીંગ એ વ્યક્તિગત ચિપ્સને અલગ કરવા સક્ષમ છે અને સાથે સાથે ખાતરી કરે છે કે નાજુક માળખાં અને સર્કિટ તેમાં જડિત છેવેફરનુકસાન થતું નથી. કાપવાની પ્રક્રિયાની સફળતા કે નિષ્ફળતા માત્ર ચિપના વિભાજનની ગુણવત્તા અને ઉપજને અસર કરતી નથી, પરંતુ તે સમગ્ર ઉત્પાદન પ્રક્રિયાની કાર્યક્ષમતા સાથે પણ સીધી રીતે સંબંધિત છે.
▲વેફર કટીંગના ત્રણ સામાન્ય પ્રકાર | સ્ત્રોત: KLA ચાઇના
હાલમાં, સામાન્યવેફરકાપવાની પ્રક્રિયાઓ આમાં વહેંચાયેલી છે:
બ્લેડ કટીંગ: ઓછી કિંમત, સામાન્ય રીતે જાડા માટે વપરાય છેવેફર્સ
લેસર કટીંગ: ઊંચી કિંમત, સામાન્ય રીતે 30μm થી વધુ જાડાઈવાળા વેફર્સ માટે વપરાય છે.
પ્લાઝ્મા કટીંગ: ઊંચી કિંમત, વધુ નિયંત્રણો, સામાન્ય રીતે 30μm કરતા ઓછી જાડાઈવાળા વેફર્સ માટે વપરાય છે.
યાંત્રિક બ્લેડ કટીંગ
બ્લેડ કટીંગ એ હાઇ-સ્પીડ રોટેટિંગ ગ્રાઇન્ડીંગ ડિસ્ક (બ્લેડ) દ્વારા સ્ક્રિબ લાઇન સાથે કાપવાની પ્રક્રિયા છે. બ્લેડ સામાન્ય રીતે ઘર્ષક અથવા અતિ-પાતળા હીરાના મટિરિયલથી બનેલું હોય છે, જે સિલિકોન વેફર પર કાપવા અથવા ગ્રુવિંગ માટે યોગ્ય છે. જો કે, યાંત્રિક કટીંગ પદ્ધતિ તરીકે, બ્લેડ કટીંગ ભૌતિક સામગ્રી દૂર કરવા પર આધાર રાખે છે, જે સરળતાથી ચિપની ધારને ચીપિંગ અથવા ક્રેકીંગ તરફ દોરી શકે છે, આમ ઉત્પાદનની ગુણવત્તાને અસર કરે છે અને ઉપજ ઘટાડે છે.
યાંત્રિક સોઇંગ પ્રક્રિયા દ્વારા ઉત્પાદિત અંતિમ ઉત્પાદનની ગુણવત્તા અનેક પરિમાણોથી પ્રભાવિત થાય છે, જેમાં કટીંગ ઝડપ, બ્લેડની જાડાઈ, બ્લેડનો વ્યાસ અને બ્લેડના પરિભ્રમણની ગતિનો સમાવેશ થાય છે.
ફુલ કટ એ સૌથી મૂળભૂત બ્લેડ કાપવાની પદ્ધતિ છે, જે વર્કપીસને નિશ્ચિત સામગ્રી (જેમ કે સ્લાઇસિંગ ટેપ) પર કાપીને સંપૂર્ણપણે કાપી નાખે છે.
▲ મિકેનિકલ બ્લેડ કટીંગ-ફુલ કટ | છબી સ્ત્રોત નેટવર્ક
હાફ કટ એ એક પ્રોસેસિંગ પદ્ધતિ છે જે વર્કપીસના મધ્યમાં કાપીને ખાંચો બનાવે છે. ખાંચો કાપવાની પ્રક્રિયા સતત કરીને, કાંસકો અને સોય આકારના બિંદુઓ બનાવી શકાય છે.
▲ મિકેનિકલ બ્લેડ કટીંગ-હાફ કટ | છબી સ્ત્રોત નેટવર્ક
ડબલ કટ એ એક પ્રક્રિયા પદ્ધતિ છે જે બે સ્પિન્ડલ સાથે ડબલ સ્લાઇસિંગ કરવતનો ઉપયોગ કરે છે જેથી એક જ સમયે બે ઉત્પાદન લાઇન પર સંપૂર્ણ અથવા અડધા કાપ કરી શકાય. ડબલ સ્લાઇસિંગ કરવતમાં બે સ્પિન્ડલ અક્ષ હોય છે. આ પ્રક્રિયા દ્વારા ઉચ્ચ થ્રુપુટ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે.
▲ મિકેનિકલ બ્લેડ કટીંગ-ડબલ કટ | છબી સ્ત્રોત નેટવર્ક
સ્ટેપ કટ બે તબક્કામાં પૂર્ણ અને અર્ધ કાપ કરવા માટે બે સ્પિન્ડલ સાથે ડબલ સ્લાઇસિંગ સોનો ઉપયોગ કરે છે. ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળી પ્રક્રિયા પ્રાપ્ત કરવા માટે વેફરની સપાટી પર વાયરિંગ સ્તરને કાપવા માટે ઑપ્ટિમાઇઝ કરેલા બ્લેડ અને બાકીના સિલિકોન સિંગલ ક્રિસ્ટલ માટે ઑપ્ટિમાઇઝ કરેલા બ્લેડનો ઉપયોગ કરો.
▲ યાંત્રિક બ્લેડ કટીંગ - સ્ટેપ કટીંગ | છબી સ્ત્રોત નેટવર્ક
બેવલ કટીંગ એ એક પ્રક્રિયા પદ્ધતિ છે જે સ્ટેપ કટીંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન વેફરને બે તબક્કામાં કાપવા માટે અડધા-કટ ધાર પર V-આકારની ધારવાળા બ્લેડનો ઉપયોગ કરે છે. કટીંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન ચેમ્ફરિંગ પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે. તેથી, ઉચ્ચ મોલ્ડ મજબૂતાઈ અને ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળી પ્રક્રિયા પ્રાપ્ત કરી શકાય છે.
▲ યાંત્રિક બ્લેડ કટીંગ - બેવલ કટીંગ | છબી સ્ત્રોત નેટવર્ક
લેસર કટીંગ
લેસર કટીંગ એ એક નોન-કોન્ટેક્ટ વેફર કટીંગ ટેકનોલોજી છે જે સેમિકન્ડક્ટર વેફર્સમાંથી વ્યક્તિગત ચિપ્સને અલગ કરવા માટે ફોકસ્ડ લેસર બીમનો ઉપયોગ કરે છે. ઉચ્ચ-ઊર્જા લેસર બીમ વેફરની સપાટી પર કેન્દ્રિત હોય છે અને એબ્લેશન અથવા થર્મલ ડિકમ્પોઝન પ્રક્રિયાઓ દ્વારા પૂર્વનિર્ધારિત કટીંગ લાઇન સાથે સામગ્રીનું બાષ્પીભવન કરે છે અથવા દૂર કરે છે.
▲ લેસર કટીંગ ડાયાગ્રામ | છબી સ્ત્રોત: KLA CHINA
હાલમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતા લેસરોના પ્રકારોમાં અલ્ટ્રાવાયોલેટ લેસર, ઇન્ફ્રારેડ લેસર અને ફેમ્ટોસેકન્ડ લેસરનો સમાવેશ થાય છે. તેમાંના, અલ્ટ્રાવાયોલેટ લેસરનો ઉપયોગ ઘણીવાર ચોક્કસ ઠંડા ઘટાડા માટે થાય છે કારણ કે તેમની ઉચ્ચ ફોટોન ઊર્જા હોય છે, અને ગરમીથી પ્રભાવિત ઝોન અત્યંત નાનો હોય છે, જે વેફર અને તેની આસપાસના ચિપ્સને થર્મલ નુકસાનનું જોખમ અસરકારક રીતે ઘટાડી શકે છે. ઇન્ફ્રારેડ લેસર જાડા વેફર માટે વધુ યોગ્ય છે કારણ કે તે સામગ્રીમાં ઊંડે સુધી પ્રવેશ કરી શકે છે. ફેમ્ટોસેકન્ડ લેસર અલ્ટ્રાશોર્ટ લાઇટ પલ્સ દ્વારા લગભગ નજીવી ગરમી ટ્રાન્સફર સાથે ઉચ્ચ-ચોકસાઇ અને કાર્યક્ષમ સામગ્રી દૂર કરે છે.
પરંપરાગત બ્લેડ કટીંગ કરતા લેસર કટીંગના નોંધપાત્ર ફાયદા છે. પ્રથમ, સંપર્ક વિનાની પ્રક્રિયા તરીકે, લેસર કટીંગને વેફર પર ભૌતિક દબાણની જરૂર હોતી નથી, જે યાંત્રિક કટીંગમાં સામાન્ય રીતે થતી ફ્રેગમેન્ટેશન અને ક્રેકીંગ સમસ્યાઓ ઘટાડે છે. આ સુવિધા લેસર કટીંગને ખાસ કરીને નાજુક અથવા અતિ-પાતળા વેફરની પ્રક્રિયા માટે યોગ્ય બનાવે છે, ખાસ કરીને જટિલ માળખાં અથવા બારીક સુવિધાઓ ધરાવતા વેફર.
▲ લેસર કટીંગ ડાયાગ્રામ | છબી સ્ત્રોત નેટવર્ક
વધુમાં, લેસર કટીંગની ઉચ્ચ ચોકસાઇ અને ચોકસાઈ તેને લેસર બીમને અત્યંત નાના સ્પોટ કદ પર કેન્દ્રિત કરવા, જટિલ કટીંગ પેટર્નને ટેકો આપવા અને ચિપ્સ વચ્ચે લઘુત્તમ અંતરનું વિભાજન પ્રાપ્ત કરવા સક્ષમ બનાવે છે. આ સુવિધા ખાસ કરીને સંકોચાતા કદવાળા અદ્યતન સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણો માટે મહત્વપૂર્ણ છે.
જોકે, લેસર કટીંગમાં પણ કેટલીક મર્યાદાઓ છે. બ્લેડ કટીંગની તુલનામાં, તે ધીમું અને વધુ ખર્ચાળ છે, ખાસ કરીને મોટા પાયે ઉત્પાદનમાં. વધુમાં, યોગ્ય લેસર પ્રકાર પસંદ કરવો અને કાર્યક્ષમ સામગ્રી દૂર કરવા અને ઓછામાં ઓછા ગરમીથી પ્રભાવિત ઝોન સુનિશ્ચિત કરવા માટે પરિમાણોને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવું ચોક્કસ સામગ્રી અને જાડાઈ માટે પડકારજનક હોઈ શકે છે.
લેસર એબ્લેશન કટીંગ
લેસર એબ્લેશન કટીંગ દરમિયાન, લેસર બીમ વેફરની સપાટી પર ચોક્કસ સ્થાન પર કેન્દ્રિત હોય છે, અને લેસર ઉર્જા પૂર્વનિર્ધારિત કટીંગ પેટર્ન અનુસાર માર્ગદર્શન આપવામાં આવે છે, ધીમે ધીમે વેફરમાંથી નીચે સુધી કાપવામાં આવે છે. કટીંગ આવશ્યકતાઓ પર આધાર રાખીને, આ કામગીરી સ્પંદિત લેસર અથવા સતત તરંગ લેસરનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે. લેસરના વધુ પડતા સ્થાનિક ગરમીને કારણે વેફરને થતા નુકસાનને રોકવા માટે, ઠંડુ પાણી ઠંડુ કરવા અને વેફરને થર્મલ નુકસાનથી બચાવવા માટે વપરાય છે. તે જ સમયે, ઠંડુ પાણી કટીંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન ઉત્પન્ન થતા કણોને અસરકારક રીતે દૂર કરી શકે છે, દૂષણ અટકાવી શકે છે અને કટીંગ ગુણવત્તા સુનિશ્ચિત કરી શકે છે.
લેસર અદ્રશ્ય કટીંગ
લેસરને વેફરના મુખ્ય ભાગમાં ગરમી ટ્રાન્સફર કરવા માટે પણ કેન્દ્રિત કરી શકાય છે, આ પદ્ધતિને "ઇનવિઝિબલ લેસર કટીંગ" કહેવામાં આવે છે. આ પદ્ધતિ માટે, લેસરમાંથી ગરમી સ્ક્રિબ લેનમાં ગાબડા બનાવે છે. આ નબળા વિસ્તારો પછી વેફર ખેંચાય ત્યારે તૂટીને સમાન ઘૂંસપેંઠ અસર પ્રાપ્ત કરે છે.
▲લેસર અદ્રશ્ય કટીંગની મુખ્ય પ્રક્રિયા
અદ્રશ્ય કટીંગ પ્રક્રિયા એ લેસર એબ્લેશન કરતાં આંતરિક શોષણ લેસર પ્રક્રિયા છે, જ્યાં લેસર સપાટી પર શોષાય છે. અદ્રશ્ય કટીંગ સાથે, વેફર સબસ્ટ્રેટ સામગ્રીથી અર્ધ-પારદર્શક તરંગલંબાઇ ધરાવતી લેસર બીમ ઊર્જાનો ઉપયોગ થાય છે. આ પ્રક્રિયાને બે મુખ્ય પગલાંમાં વહેંચવામાં આવી છે, એક લેસર-આધારિત પ્રક્રિયા છે, અને બીજી યાંત્રિક વિભાજન પ્રક્રિયા છે.
▲લેસર બીમ વેફર સપાટી નીચે છિદ્ર બનાવે છે, અને આગળ અને પાછળની બાજુઓ પ્રભાવિત થતી નથી | છબી સ્ત્રોત નેટવર્ક
પ્રથમ પગલામાં, જેમ જેમ લેસર બીમ વેફરને સ્કેન કરે છે, તેમ લેસર બીમ વેફરની અંદરના ચોક્કસ બિંદુ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે, જે અંદર એક ક્રેકીંગ બિંદુ બનાવે છે. બીમ ઉર્જા અંદર તિરાડોની શ્રેણીનું કારણ બને છે, જે હજુ સુધી વેફરની સમગ્ર જાડાઈમાંથી ઉપર અને નીચેની સપાટી સુધી વિસ્તર્યા નથી.
▲બ્લેડ પદ્ધતિ અને લેસર અદ્રશ્ય કટીંગ પદ્ધતિ દ્વારા કાપવામાં આવેલા 100μm જાડા સિલિકોન વેફરની સરખામણી | છબી સ્ત્રોત નેટવર્ક
બીજા પગલામાં, વેફરના તળિયે રહેલી ચિપ ટેપને ભૌતિક રીતે વિસ્તૃત કરવામાં આવે છે, જે વેફરની અંદરની તિરાડોમાં તાણ તણાવ પેદા કરે છે, જે પ્રથમ પગલામાં લેસર પ્રક્રિયામાં પ્રેરિત થાય છે. આ તણાવને કારણે તિરાડો વેફરની ઉપરની અને નીચેની સપાટીઓ સુધી ઊભી રીતે વિસ્તરે છે, અને પછી આ કટીંગ બિંદુઓ સાથે વેફરને ચિપ્સમાં અલગ કરે છે. અદ્રશ્ય કટીંગમાં, હાફ-કટીંગ અથવા બોટમ-સાઇડ હાફ-કટીંગનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે વેફરને ચિપ્સ અથવા ચિપ્સમાં અલગ કરવાની સુવિધા માટે થાય છે.
લેસર એબ્લેશન પર અદ્રશ્ય લેસર કટીંગના મુખ્ય ફાયદા:
• કોઈ શીતકની જરૂર નથી
• કોઈ કાટમાળ ઉત્પન્ન થતો નથી
• સંવેદનશીલ સર્કિટને નુકસાન પહોંચાડી શકે તેવા ગરમીથી પ્રભાવિત ઝોન ન હોવા જોઈએ.
પ્લાઝ્મા કટીંગ
પ્લાઝ્મા કટીંગ (જેને પ્લાઝ્મા એચિંગ અથવા ડ્રાય એચિંગ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે) એ એક અદ્યતન વેફર કટીંગ ટેકનોલોજી છે જે સેમિકન્ડક્ટર વેફર્સમાંથી વ્યક્તિગત ચિપ્સને અલગ કરવા માટે રિએક્ટિવ આયન એચિંગ (RIE) અથવા ડીપ રિએક્ટિવ આયન એચિંગ (DRIE) નો ઉપયોગ કરે છે. આ ટેકનોલોજી પ્લાઝ્માનો ઉપયોગ કરીને પૂર્વનિર્ધારિત કટીંગ લાઇનો સાથે સામગ્રીને રાસાયણિક રીતે દૂર કરીને કટીંગ પ્રાપ્ત કરે છે.
પ્લાઝ્મા કટીંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન, સેમિકન્ડક્ટર વેફરને વેક્યુમ ચેમ્બરમાં મૂકવામાં આવે છે, ચેમ્બરમાં એક નિયંત્રિત પ્રતિક્રિયાશીલ ગેસ મિશ્રણ દાખલ કરવામાં આવે છે, અને પ્રતિક્રિયાશીલ આયનો અને રેડિકલ્સની ઉચ્ચ સાંદ્રતા ધરાવતું પ્લાઝ્મા ઉત્પન્ન કરવા માટે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર લાગુ કરવામાં આવે છે. આ પ્રતિક્રિયાશીલ પ્રજાતિઓ વેફર સામગ્રી સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે અને રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા અને ભૌતિક સ્પટરિંગના સંયોજન દ્વારા સ્ક્રિબ લાઇન સાથે વેફર સામગ્રીને પસંદગીયુક્ત રીતે દૂર કરે છે.
પ્લાઝ્મા કટીંગનો મુખ્ય ફાયદો એ છે કે તે વેફર અને ચિપ પર યાંત્રિક તાણ ઘટાડે છે અને ભૌતિક સંપર્કને કારણે થતા સંભવિત નુકસાનને ઘટાડે છે. જો કે, આ પ્રક્રિયા અન્ય પદ્ધતિઓ કરતાં વધુ જટિલ અને સમય માંગી લે તેવી છે, ખાસ કરીને જ્યારે જાડા વેફર્સ અથવા ઉચ્ચ એચિંગ પ્રતિકાર ધરાવતી સામગ્રી સાથે કામ કરવામાં આવે છે, તેથી મોટા પાયે ઉત્પાદનમાં તેનો ઉપયોગ મર્યાદિત છે.
▲ઇમેજ સોર્સ નેટવર્ક
સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદનમાં, વેફર કટીંગ પદ્ધતિ ઘણા પરિબળોના આધારે પસંદ કરવાની જરૂર છે, જેમાં વેફર સામગ્રીના ગુણધર્મો, ચિપનું કદ અને ભૂમિતિ, જરૂરી ચોકસાઈ અને ચોકસાઈ અને એકંદર ઉત્પાદન ખર્ચ અને કાર્યક્ષમતાનો સમાવેશ થાય છે.
પોસ્ટ સમય: સપ્ટેમ્બર-20-2024