वफ़रकटिंग पावर सेमीकंडक्टर उत्पादन में महत्वपूर्ण कड़ी में से एक है। यह चरण सेमीकंडक्टर वेफर्स से अलग-अलग एकीकृत सर्किट या चिप्स को सटीक रूप से अलग करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
करने के लिए कुंजीवफ़रकाटने का उद्देश्य अलग-अलग चिप्स को अलग करना है, साथ ही यह सुनिश्चित करना है कि काटने में नाजुक संरचनाएं और सर्किट अंतर्निहित हैं।वफ़रक्षतिग्रस्त नहीं हैं। काटने की प्रक्रिया की सफलता या विफलता न केवल चिप की पृथक्करण गुणवत्ता और उपज को प्रभावित करती है, बल्कि पूरी उत्पादन प्रक्रिया की दक्षता से भी सीधे संबंधित है।
▲वेफर कटिंग के तीन सामान्य प्रकार | स्रोत: KLA चीन
वर्तमान में, सामान्यवफ़रकाटने की प्रक्रिया को निम्न में विभाजित किया गया है:
ब्लेड कटिंग: कम लागत, आमतौर पर मोटे काम 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 काटना
ब्लेड कटिंग एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें उच्च गति से घूमने वाली पीसने वाली डिस्क (ब्लेड) द्वारा स्क्राइब लाइन के साथ कटिंग की जाती है। ब्लेड आमतौर पर घर्षण या अल्ट्रा-पतली हीरे की सामग्री से बना होता है, जो सिलिकॉन वेफर्स पर स्लाइसिंग या ग्रूविंग के लिए उपयुक्त होता है। हालाँकि, एक यांत्रिक कटिंग विधि के रूप में, ब्लेड कटिंग भौतिक सामग्री को हटाने पर निर्भर करती है, जिससे चिप के किनारे पर आसानी से चिपिंग या दरार पड़ सकती है, जिससे उत्पाद की गुणवत्ता प्रभावित होती है और उपज कम हो जाती है।
यांत्रिक काटने की प्रक्रिया द्वारा उत्पादित अंतिम उत्पाद की गुणवत्ता कई मापदंडों से प्रभावित होती है, जिसमें काटने की गति, ब्लेड की मोटाई, ब्लेड का व्यास और ब्लेड की घूर्णन गति शामिल है।
पूर्ण कट सबसे बुनियादी ब्लेड काटने की विधि है, जो एक निश्चित सामग्री (जैसे स्लाइसिंग टेप) को काटकर वर्कपीस को पूरी तरह से काट देती है।
▲ मैकेनिकल ब्लेड कटिंग-फुल कट | छवि स्रोत नेटवर्क
हाफ कट एक प्रोसेसिंग विधि है जो वर्कपीस के बीच में काटकर एक खांचा बनाती है। लगातार खांचे बनाने की प्रक्रिया को अंजाम देकर कंघी और सुई के आकार के बिंदु बनाए जा सकते हैं।
▲ मैकेनिकल ब्लेड कटिंग-हाफ कट | छवि स्रोत नेटवर्क
डबल कट एक प्रसंस्करण विधि है जिसमें एक ही समय में दो उत्पादन लाइनों पर पूर्ण या अर्ध कट करने के लिए दो स्पिंडल के साथ एक डबल स्लाइसिंग आरी का उपयोग किया जाता है। डबल स्लाइसिंग आरी में दो स्पिंडल अक्ष होते हैं। इस प्रक्रिया के माध्यम से उच्च थ्रूपुट प्राप्त किया जा सकता है।
▲ मैकेनिकल ब्लेड कटिंग-डबल कट | छवि स्रोत नेटवर्क
स्टेप कट में दो स्पिंडल के साथ डबल स्लाइसिंग आरी का उपयोग किया जाता है, जिससे दो चरणों में पूर्ण और अर्ध कट किया जा सकता है। उच्च गुणवत्ता वाली प्रोसेसिंग प्राप्त करने के लिए वेफर की सतह पर वायरिंग परत को काटने के लिए अनुकूलित ब्लेड और शेष सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल के लिए अनुकूलित ब्लेड का उपयोग करें।
▲ मैकेनिकल ब्लेड कटिंग – स्टेप कटिंग | छवि स्रोत नेटवर्क
बेवल कटिंग एक प्रसंस्करण विधि है जिसमें चरणबद्ध कटिंग प्रक्रिया के दौरान वेफर को दो चरणों में काटने के लिए आधे कटे किनारे पर वी-आकार के किनारे वाले ब्लेड का उपयोग किया जाता है। कटिंग प्रक्रिया के दौरान चैम्फरिंग प्रक्रिया की जाती है। इसलिए, उच्च मोल्ड शक्ति और उच्च गुणवत्ता वाली प्रसंस्करण प्राप्त की जा सकती है।
▲ मैकेनिकल ब्लेड कटिंग – बेवल कटिंग | छवि 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 एक केंद्रित लेजर बीम का उपयोग करती है। उच्च-ऊर्जा लेजर बीम वेफर की सतह पर केंद्रित होती है और एब्लेशन या थर्मल अपघटन प्रक्रियाओं के माध्यम से पूर्व निर्धारित कटिंग लाइन के साथ सामग्री को वाष्पित या हटा देती है।
▲ लेजर कटिंग आरेख | छवि स्रोत: KLA चीन
वर्तमान में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले लेज़रों में पराबैंगनी लेज़र, अवरक्त लेज़र और फेमटोसेकंड लेज़र शामिल हैं। उनमें से, पराबैंगनी लेज़रों का उपयोग अक्सर उनकी उच्च फोटॉन ऊर्जा के कारण सटीक ठंडे पृथक्करण के लिए किया जाता है, और गर्मी से प्रभावित क्षेत्र बेहद छोटा होता है, जो वेफर और उसके आसपास के चिप्स को थर्मल क्षति के जोखिम को प्रभावी ढंग से कम कर सकता है। इन्फ्रारेड लेज़र मोटे वेफ़र के लिए बेहतर अनुकूल होते हैं क्योंकि वे सामग्री में गहराई से प्रवेश कर सकते हैं। फेमटोसेकंड लेज़र अल्ट्राशॉर्ट लाइट पल्स के माध्यम से लगभग नगण्य गर्मी हस्तांतरण के साथ उच्च-सटीकता और कुशल सामग्री हटाने को प्राप्त करते हैं।
लेजर कटिंग में पारंपरिक ब्लेड कटिंग की तुलना में महत्वपूर्ण लाभ हैं। सबसे पहले, एक गैर-संपर्क प्रक्रिया के रूप में, लेजर कटिंग में वेफर पर शारीरिक दबाव की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे यांत्रिक कटिंग में होने वाली विखंडन और दरार की समस्या कम हो जाती है। यह विशेषता लेजर कटिंग को विशेष रूप से नाजुक या अति-पतले वेफर्स के प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त बनाती है, विशेष रूप से जटिल संरचनाओं या बारीक विशेषताओं वाले।
▲ लेजर कटिंग आरेख | छवि स्रोत नेटवर्क
इसके अलावा, लेजर कटिंग की उच्च परिशुद्धता और सटीकता इसे लेजर बीम को अत्यंत छोटे स्पॉट आकार पर केंद्रित करने, जटिल कटिंग पैटर्न का समर्थन करने और चिप्स के बीच न्यूनतम अंतर को अलग करने में सक्षम बनाती है। यह विशेषता सिकुड़ते आकार वाले उन्नत अर्धचालक उपकरणों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।
हालाँकि, लेजर कटिंग की कुछ सीमाएँ भी हैं। ब्लेड कटिंग की तुलना में, यह धीमी और अधिक महंगी है, खासकर बड़े पैमाने पर उत्पादन में। इसके अलावा, सही लेजर प्रकार का चयन करना और कुशल सामग्री हटाने और न्यूनतम गर्मी-प्रभावित क्षेत्र सुनिश्चित करने के लिए 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 पूर्व निर्धारित कटिंग पैटर्न के अनुसार निर्देशित किया जाता है, जो धीरे-धीरे वेफर के माध्यम से नीचे तक कट जाता है। कटिंग आवश्यकताओं के आधार पर, यह ऑपरेशन एक स्पंदित लेजर या एक सतत तरंग लेजर का उपयोग करके किया जाता है। लेजर के अत्यधिक स्थानीय ताप के कारण वेफर को होने वाले नुकसान को रोकने के लिए, वेफर को ठंडा करने और थर्मल क्षति से बचाने के लिए ठंडा पानी का उपयोग किया जाता है। साथ ही, ठंडा पानी कटिंग प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न कणों को भी प्रभावी ढंग से हटा सकता है, संदूषण को रोक सकता है और कटिंग की गुणवत्ता सुनिश्चित कर सकता है।
लेजर अदृश्य कटिंग
लेजर को वेफर के मुख्य भाग में गर्मी स्थानांतरित करने के लिए भी केंद्रित किया जा सकता है, जिसे "अदृश्य लेजर कटिंग" कहा जाता है। इस विधि के लिए, लेजर से निकलने वाली गर्मी स्क्राइब लेन में अंतराल बनाती है। ये कमज़ोर क्षेत्र तब वेफर को खींचने पर टूटकर एक समान प्रवेश प्रभाव प्राप्त करते हैं।
▲लेजर अदृश्य कटिंग की मुख्य प्रक्रिया
अदृश्य कटिंग प्रक्रिया एक आंतरिक अवशोषण लेजर प्रक्रिया है, न कि लेजर पृथक्करण जहां लेजर सतह पर अवशोषित होता है। अदृश्य कटिंग के साथ, वेफर सब्सट्रेट सामग्री के लिए अर्ध-पारदर्शी तरंग दैर्ध्य वाली लेजर बीम ऊर्जा का उपयोग किया जाता है। प्रक्रिया को दो मुख्य चरणों में विभाजित किया गया है, एक लेजर-आधारित प्रक्रिया है, और दूसरी एक यांत्रिक पृथक्करण प्रक्रिया है।
▲लेजर बीम वेफर सतह के नीचे एक छिद्र बनाता है, और आगे और पीछे के हिस्से प्रभावित नहीं होते हैं | छवि स्रोत नेटवर्क
पहले चरण में, जब लेजर बीम वेफर को स्कैन करती है, तो लेजर बीम वेफर के अंदर एक विशिष्ट बिंदु पर ध्यान केंद्रित करती है, जिससे अंदर एक दरार बिंदु बनता है। बीम ऊर्जा के कारण अंदर दरारों की एक श्रृंखला बनती है, जो अभी तक वेफर की पूरी मोटाई से ऊपर और नीचे की सतहों तक नहीं फैली है।
▲ब्लेड विधि और लेजर अदृश्य कटिंग विधि द्वारा काटे गए 100μm मोटे सिलिकॉन वेफर्स की तुलना | छवि स्रोत नेटवर्क
दूसरे चरण में, वेफर के निचले हिस्से में चिप टेप को शारीरिक रूप से फैलाया जाता है, जिससे वेफर के अंदर दरारों में तन्य तनाव पैदा होता है, जो पहले चरण में लेजर प्रक्रिया में प्रेरित होते हैं। यह तनाव दरारों को वेफर की ऊपरी और निचली सतहों तक लंबवत रूप से विस्तारित करता है, और फिर इन कटिंग पॉइंट्स के साथ वेफर को चिप्स में अलग करता है। अदृश्य कटिंग में, वेफर को चिप्स या चिप्स में अलग करने की सुविधा 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 मुख्य लाभ:
• किसी शीतलक की आवश्यकता नहीं
• कोई मलबा उत्पन्न नहीं हुआ
• कोई ताप-प्रभावित क्षेत्र नहीं जो संवेदनशील सर्किट को नुकसान पहुंचा सकता है
प्लाज्मा कटिंग
प्लाज्मा कटिंग (जिसे प्लाज्मा एचिंग या ड्राई एचिंग के नाम से भी जाना जाता है) एक उन्नत वेफर कटिंग तकनीक है जो सेमीकंडक्टर वेफर्स से अलग-अलग चिप्स को अलग करने के लिए रिएक्टिव आयन एचिंग (RIE) या डीप रिएक्टिव आयन एचिंग (DRIE) का उपयोग करती है। यह तकनीक प्लाज्मा का उपयोग करके पूर्व निर्धारित कटिंग लाइनों के साथ सामग्री को रासायनिक रूप से हटाकर कटिंग प्राप्त करती है।
प्लाज़्मा कटिंग प्रक्रिया के दौरान, सेमीकंडक्टर वेफर को वैक्यूम चैंबर में रखा जाता है, चैंबर में एक नियंत्रित प्रतिक्रियाशील गैस मिश्रण डाला जाता है, और प्रतिक्रियाशील आयनों और रेडिकल्स की उच्च सांद्रता वाले प्लाज़्मा को उत्पन्न करने के लिए एक विद्युत क्षेत्र लगाया जाता है। ये प्रतिक्रियाशील प्रजातियाँ वेफर सामग्री के साथ परस्पर क्रिया करती हैं और रासायनिक प्रतिक्रिया और भौतिक स्पटरिंग के संयोजन के माध्यम से स्क्राइब लाइन के साथ वेफर सामग्री को चुनिंदा रूप से हटाती हैं।
प्लाज़्मा कटिंग का मुख्य लाभ यह है कि यह वेफ़र और चिप पर यांत्रिक तनाव को कम करता है और शारीरिक संपर्क से होने वाले संभावित नुकसान को कम करता है। हालाँकि, यह प्रक्रिया अन्य विधियों की तुलना में अधिक जटिल और समय लेने वाली है, खासकर जब मोटे वेफ़र या उच्च नक़्क़ाशी प्रतिरोध वाली सामग्रियों से निपटना हो, इसलिए बड़े पैमाने पर उत्पादन में इसका अनुप्रयोग सीमित है।
▲छवि स्रोत नेटवर्क
अर्धचालक विनिर्माण में, वेफर कटिंग विधि का चयन कई कारकों के आधार पर किया जाना चाहिए, जिसमें वेफर सामग्री के गुण, चिप का आकार और ज्यामिति, आवश्यक परिशुद्धता और शुद्धता, तथा समग्र उत्पादन लागत और दक्षता शामिल हैं।
पोस्ट करने का समय: सितम्बर-20-2024