वफ़रकटिंग, पावर सेमीकंडक्टर उत्पादन की महत्वपूर्ण कड़ियों में से एक है। इस चरण का उद्देश्य सेमीकंडक्टर वेफर्स से अलग-अलग इंटीग्रेटेड सर्किट या चिप्स को सटीक रूप से अलग करना है।
करने के लिए कुंजीवफ़रकाटने की प्रक्रिया में नाजुक संरचनाओं और सर्किटों को सुरक्षित रखते हुए अलग-अलग चिप्स को अलग करना शामिल है।वफ़रक्षतिग्रस्त नहीं होते। कटाई प्रक्रिया की सफलता या विफलता न केवल चिप की पृथक्करण गुणवत्ता और उपज को प्रभावित करती है, बल्कि संपूर्ण उत्पादन प्रक्रिया की दक्षता से भी सीधे तौर पर संबंधित है।
▲वेफर काटने के तीन सामान्य प्रकार | स्रोत: केएलए चीन
वर्तमान में, सामान्यवफ़रकटाई प्रक्रियाओं को निम्नलिखित भागों में विभाजित किया गया है:
ब्लेड कटिंग: कम लागत, आमतौर पर मोटी सतहों के लिए उपयोग किया जाता हैवेफर्स
लेजर कटिंग: उच्च लागत, आमतौर पर 30μm से अधिक मोटाई वाले वेफर्स के लिए उपयोग किया जाता है।
प्लाज्मा कटिंग: उच्च लागत, अधिक प्रतिबंध, आमतौर पर 30μm से कम मोटाई वाले वेफर्स के लिए उपयोग किया जाता है
यांत्रिक ब्लेड कटिंग
ब्लेड कटिंग एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें तेज गति से घूमने वाली ग्राइंडिंग डिस्क (ब्लेड) द्वारा स्क्राइब लाइन के अनुदिश कटिंग की जाती है। ब्लेड आमतौर पर अपघर्षक या अति-पतले हीरे के पदार्थ से बना होता है, जो सिलिकॉन वेफर्स पर स्लाइसिंग या ग्रूविंग के लिए उपयुक्त होता है। हालांकि, एक यांत्रिक कटिंग विधि होने के कारण, ब्लेड कटिंग में भौतिक पदार्थ को हटाया जाता है, जिससे चिप के किनारे में दरार या टूटन आसानी से हो सकती है, जो उत्पाद की गुणवत्ता को प्रभावित करती है और उत्पादन को कम करती है।
यांत्रिक आरी प्रक्रिया द्वारा उत्पादित अंतिम उत्पाद की गुणवत्ता कई मापदंडों से प्रभावित होती है, जिनमें काटने की गति, ब्लेड की मोटाई, ब्लेड का व्यास और ब्लेड की घूर्णन गति शामिल हैं।
फुल कट सबसे बुनियादी ब्लेड कटिंग विधि है, जो किसी निश्चित सामग्री (जैसे स्लाइसिंग टेप) तक काटकर वर्कपीस को पूरी तरह से काट देती है।
▲ यांत्रिक ब्लेड से पूर्ण कटाई | चित्र स्रोत नेटवर्क
हाफ कट एक ऐसी प्रसंस्करण विधि है जिसमें वर्कपीस के मध्य भाग को काटकर खांचा बनाया जाता है। खांचा बनाने की इस प्रक्रिया को लगातार दोहराकर कंघी और सुई के आकार के नुकीले सिरे बनाए जा सकते हैं।
▲ यांत्रिक ब्लेड से आधा कट | चित्र स्रोत नेटवर्क
डबल कट एक ऐसी प्रसंस्करण विधि है जिसमें दो स्पिंडल वाली डबल स्लाइसिंग आरी का उपयोग करके एक ही समय में दो उत्पादन लाइनों पर पूर्ण या आंशिक कटाई की जाती है। डबल स्लाइसिंग आरी में दो स्पिंडल अक्ष होते हैं। इस प्रक्रिया से उच्च उत्पादन क्षमता प्राप्त की जा सकती है।
▲ यांत्रिक ब्लेड से दोहरी कटाई | चित्र स्रोत नेटवर्क
स्टेप कट तकनीक में दो स्पिंडल वाली डबल स्लाइसिंग आरी का उपयोग करके दो चरणों में पूर्ण और आंशिक कटाई की जाती है। उच्च गुणवत्ता वाली प्रोसेसिंग के लिए वेफर की सतह पर वायरिंग परत को काटने के लिए अनुकूलित ब्लेड और शेष सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल को काटने के लिए अनुकूलित ब्लेड का उपयोग करें।
▲ यांत्रिक ब्लेड से कटाई – चरणबद्ध कटाई | चित्र स्रोत नेटवर्क
बेवल कटिंग एक ऐसी प्रसंस्करण विधि है जिसमें चरणबद्ध कटिंग प्रक्रिया के दौरान वेफर को दो चरणों में काटने के लिए आधे कटे किनारे पर V-आकार के किनारे वाले ब्लेड का उपयोग किया जाता है। कटिंग प्रक्रिया के दौरान चैम्फरिंग भी की जाती है। इसलिए, उच्च मोल्ड मजबूती और उच्च गुणवत्ता वाली प्रोसेसिंग प्राप्त की जा सकती है।
▲ यांत्रिक ब्लेड कटिंग – बेवल कटिंग | चित्र स्रोत नेटवर्क
लेजर कटिंग
लेजर कटिंग एक गैर-संपर्क वेफर कटिंग तकनीक है जो सेमीकंडक्टर वेफर्स से अलग-अलग चिप्स को अलग करने के लिए केंद्रित लेजर बीम का उपयोग करती है। उच्च-ऊर्जा लेजर बीम को वेफर की सतह पर केंद्रित किया जाता है और यह पूर्व निर्धारित कटिंग लाइन के साथ-साथ अपघर्षण या तापीय अपघटन प्रक्रियाओं के माध्यम से सामग्री को वाष्पीकृत या हटा देती है।
▲ लेजर कटिंग आरेख | चित्र स्रोत: केएलए चीन
वर्तमान में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले लेज़रों में पराबैंगनी लेज़र, अवरक्त लेज़र और फेमटोसेकंड लेज़र शामिल हैं। इनमें से, पराबैंगनी लेज़रों का उपयोग अक्सर सटीक कोल्ड एब्लेशन के लिए किया जाता है क्योंकि इनकी फोटॉन ऊर्जा बहुत अधिक होती है, और इनका ऊष्मा-प्रभावित क्षेत्र अत्यंत छोटा होता है, जिससे वेफर और उसके आसपास के चिप्स को थर्मल क्षति का खतरा काफी हद तक कम हो जाता है। अवरक्त लेज़र मोटे वेफर्स के लिए अधिक उपयुक्त होते हैं क्योंकि वे सामग्री में गहराई तक प्रवेश कर सकते हैं। फेमटोसेकंड लेज़र अतिसूक्ष्म प्रकाश स्पंदनों के माध्यम से लगभग नगण्य ऊष्मा स्थानांतरण के साथ उच्च परिशुद्धता और कुशल सामग्री निष्कासन प्राप्त करते हैं।
लेजर कटिंग के पारंपरिक ब्लेड कटिंग की तुलना में कई महत्वपूर्ण फायदे हैं। पहला, एक गैर-संपर्क प्रक्रिया होने के कारण, लेजर कटिंग में वेफर पर भौतिक दबाव की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे यांत्रिक कटिंग में होने वाली विखंडन और दरार जैसी समस्याएं कम हो जाती हैं। यह विशेषता लेजर कटिंग को विशेष रूप से नाजुक या अति-पतले वेफर्स, खासकर जटिल संरचनाओं या बारीक विशेषताओं वाले वेफर्स के प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त बनाती है।
▲ लेजर कटिंग आरेख | छवि स्रोत नेटवर्क
इसके अतिरिक्त, लेजर कटिंग की उच्च परिशुद्धता और सटीकता लेजर बीम को अत्यंत छोटे स्पॉट आकार में केंद्रित करने, जटिल कटिंग पैटर्न को सपोर्ट करने और चिप्स के बीच न्यूनतम दूरी बनाए रखने में सक्षम बनाती है। यह विशेषता आकार में लगातार घटते उन्नत सेमीकंडक्टर उपकरणों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।
हालांकि, लेजर कटिंग की कुछ सीमाएँ भी हैं। ब्लेड कटिंग की तुलना में यह धीमी और अधिक महंगी होती है, खासकर बड़े पैमाने पर उत्पादन में। इसके अलावा, कुशल सामग्री निष्कासन और न्यूनतम ताप-प्रभावित क्षेत्र सुनिश्चित करने के लिए सही लेजर प्रकार का चयन करना और मापदंडों को अनुकूलित करना कुछ सामग्रियों और मोटाई के लिए चुनौतीपूर्ण हो सकता है।
लेजर एब्लेशन कटिंग
लेजर एब्लेशन कटिंग के दौरान, लेजर बीम को वेफर की सतह पर एक निर्दिष्ट स्थान पर सटीक रूप से केंद्रित किया जाता है, और लेजर ऊर्जा को एक पूर्व निर्धारित कटिंग पैटर्न के अनुसार निर्देशित किया जाता है, जिससे वेफर धीरे-धीरे नीचे तक कटता जाता है। कटिंग की आवश्यकताओं के आधार पर, यह प्रक्रिया पल्स लेजर या कंटीन्यूअस वेव लेजर का उपयोग करके की जाती है। लेजर के अत्यधिक स्थानीय ताप से वेफर को होने वाले नुकसान को रोकने के लिए, वेफर को ठंडा करने और तापीय क्षति से बचाने के लिए शीतलन जल का उपयोग किया जाता है। साथ ही, शीतलन जल कटिंग प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न कणों को प्रभावी ढंग से हटाता है, संदूषण को रोकता है और कटिंग की गुणवत्ता सुनिश्चित करता है।
लेजर अदृश्य कटिंग
लेजर को वेफर के मुख्य भाग में ऊष्मा स्थानांतरित करने के लिए भी केंद्रित किया जा सकता है, इस विधि को "अदृश्य लेजर कटिंग" कहा जाता है। इस विधि में, लेजर से निकलने वाली ऊष्मा स्क्राइब लेन में अंतराल पैदा करती है। ये कमजोर क्षेत्र वेफर को खींचने पर टूटकर समान भेदन प्रभाव प्राप्त करते हैं।
▲लेजर अदृश्य कटिंग की मुख्य प्रक्रिया
अदृश्य कटिंग प्रक्रिया एक आंतरिक अवशोषण लेजर प्रक्रिया है, न कि लेजर एब्लेशन प्रक्रिया जिसमें लेजर सतह पर अवशोषित हो जाता है। अदृश्य कटिंग में, लेजर बीम ऊर्जा का उपयोग किया जाता है जिसकी तरंगदैर्ध्य वेफर सब्सट्रेट सामग्री के लिए अर्ध-पारदर्शी होती है। यह प्रक्रिया दो मुख्य चरणों में विभाजित है: एक लेजर-आधारित प्रक्रिया और दूसरी यांत्रिक पृथक्करण प्रक्रिया।
▲लेजर किरण वेफर की सतह के नीचे एक छिद्र बनाती है, और सामने और पीछे की तरफ कोई प्रभाव नहीं पड़ता | चित्र स्रोत नेटवर्क
पहले चरण में, जब लेज़र किरण वेफर को स्कैन करती है, तो वह वेफर के अंदर एक विशिष्ट बिंदु पर केंद्रित हो जाती है, जिससे अंदर एक दरार बन जाती है। किरण की ऊर्जा के कारण अंदर कई दरारें बन जाती हैं, जो अभी तक वेफर की पूरी मोटाई से होते हुए ऊपर और नीचे की सतहों तक नहीं फैली हैं।
▲ब्लेड विधि और लेजर अदृश्य कटाई विधि द्वारा काटे गए 100 माइक्रोमीटर मोटाई वाले सिलिकॉन वेफर्स की तुलना | चित्र स्रोत नेटवर्क
दूसरे चरण में, वेफर के निचले भाग में मौजूद चिप टेप को भौतिक रूप से फैलाया जाता है, जिससे वेफर के अंदर मौजूद दरारों में तनाव उत्पन्न होता है। ये दरारें पहले चरण में लेजर प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न होती हैं। इस तनाव के कारण दरारें वेफर की ऊपरी और निचली सतहों तक लंबवत रूप से फैलती हैं, और फिर इन कटिंग बिंदुओं के साथ वेफर को चिप्स में विभाजित कर देती हैं। अदृश्य कटिंग में, वेफर को चिप्स में विभाजित करने की प्रक्रिया को आसान बनाने के लिए आमतौर पर हाफ-कटिंग या बॉटम-साइड हाफ-कटिंग का उपयोग किया जाता है।
लेजर एब्लेशन की तुलना में अदृश्य लेजर कटिंग के प्रमुख लाभ:
• शीतलक की आवश्यकता नहीं है
• कोई मलबा उत्पन्न नहीं हुआ
• इसमें ऐसे कोई ताप-प्रभावित क्षेत्र नहीं हैं जो संवेदनशील सर्किटों को नुकसान पहुंचा सकते हों।
प्लाज्मा कटिंग
प्लाज्मा कटिंग (जिसे प्लाज्मा एचिंग या ड्राई एचिंग भी कहा जाता है) एक उन्नत वेफर कटिंग तकनीक है जो सेमीकंडक्टर वेफर्स से अलग-अलग चिप्स को अलग करने के लिए रिएक्टिव आयन एचिंग (आरआईई) या डीप रिएक्टिव आयन एचिंग (डीआरआईई) का उपयोग करती है। यह तकनीक प्लाज्मा का उपयोग करके पूर्व निर्धारित कटिंग लाइनों के साथ रासायनिक रूप से सामग्री को हटाकर कटिंग करती है।
प्लाज्मा कटिंग प्रक्रिया के दौरान, सेमीकंडक्टर वेफर को एक वैक्यूम चैम्बर में रखा जाता है, चैम्बर में एक नियंत्रित प्रतिक्रियाशील गैस मिश्रण डाला जाता है, और प्रतिक्रियाशील आयनों और रेडिकल्स की उच्च सांद्रता वाला प्लाज्मा उत्पन्न करने के लिए एक विद्युत क्षेत्र लगाया जाता है। ये प्रतिक्रियाशील कण वेफर सामग्री के साथ परस्पर क्रिया करते हैं और रासायनिक प्रतिक्रिया और भौतिक स्पटरिंग के संयोजन के माध्यम से स्क्राइब लाइन के साथ वेफर सामग्री को चुनिंदा रूप से हटा देते हैं।
प्लाज्मा कटिंग का मुख्य लाभ यह है कि यह वेफर और चिप पर यांत्रिक तनाव को कम करता है और भौतिक संपर्क से होने वाले संभावित नुकसान को भी कम करता है। हालांकि, यह प्रक्रिया अन्य विधियों की तुलना में अधिक जटिल और समय लेने वाली है, खासकर मोटे वेफर्स या उच्च नक़्क़ाशी प्रतिरोध वाली सामग्रियों के मामले में, इसलिए बड़े पैमाने पर उत्पादन में इसका उपयोग सीमित है।
▲छवि स्रोत नेटवर्क
सेमीकंडक्टर निर्माण में, वेफर काटने की विधि का चयन कई कारकों के आधार पर किया जाना चाहिए, जिनमें वेफर सामग्री के गुण, चिप का आकार और ज्यामिति, आवश्यक परिशुद्धता और सटीकता, और समग्र उत्पादन लागत और दक्षता शामिल हैं।
पोस्ट करने का समय: 20 सितंबर 2024