OblatnaRezanje je jedna od važnih karika u proizvodnji poluvodiča snage. Ovaj korak je osmišljen za precizno odvajanje pojedinačnih integriranih krugova ili čipova od poluvodičkih pločica.
Ključ zaoblatnaRezanje je omogućiti odvajanje pojedinačnih čipova, a istovremeno osigurati da osjetljive strukture i sklopovi ugrađeni uoblatnanisu oštećeni. Uspjeh ili neuspjeh procesa rezanja ne utječe samo na kvalitetu odvajanja i prinos strugotine, već je izravno povezan i s učinkovitošću cijelog proizvodnog procesa.
▲Tri uobičajene vrste rezanja oblatne | Izvor: KLA CHINA
Trenutno, uobičajenooblatnaPostupci rezanja podijeljeni su na:
Rezanje oštricom: niska cijena, obično se koristi za debljeoblatne
Lasersko rezanje: visoka cijena, obično se koristi za pločice debljine veće od 30 μm
Plazma rezanje: visoka cijena, više ograničenja, obično se koristi za pločice debljine manje od 30 μm
Mehaničko rezanje oštricom
Rezanje oštricom je postupak rezanja duž linije zareza pomoću brzorotirajućeg brusnog diska (oštrice). Oštrica je obično izrađena od abrazivnog ili ultra tankog dijamantnog materijala, pogodnog za rezanje ili urezivanje silicijskih pločica. Međutim, kao mehanička metoda rezanja, rezanje oštricom oslanja se na fizičko uklanjanje materijala, što lako može dovesti do kidanja ili pucanja ruba strugotine, što utječe na kvalitetu proizvoda i smanjuje prinos.
Na kvalitetu konačnog proizvoda proizvedenog mehaničkim postupkom piljenja utječu brojni parametri, uključujući brzinu rezanja, debljinu oštrice, promjer oštrice i brzinu rotacije oštrice.
Potpuno rezanje je najosnovnija metoda rezanja oštricom, koja potpuno reže obradak rezanjem na fiksni materijal (kao što je traka za rezanje).
▲ Rezanje mehaničkom oštricom - potpuni rez | Mreža izvora slike
Polovično rezanje je metoda obrade koja stvara utor rezanjem do sredine obratka. Kontinuiranim izvođenjem procesa utorivanja mogu se proizvesti češljasti i igličasti vrhovi.
▲ Mehanička oštrica za rezanje - pola rezanja | Mreža izvora slike
Dvostruki rez je metoda obrade koja koristi dvostruku pilu za rezanje s dva vretena za izvođenje punih ili polovičnih rezova na dvije proizvodne linije istovremeno. Dvostruka pila za rezanje ima dvije osi vretena. Ovim postupkom može se postići visoka propusnost.
▲ Rezanje mehaničkom oštricom - dvostruki rez | Mreža izvora slike
Stepenasto rezanje koristi dvostruku pilu za rezanje s dva vretena za izvođenje punih i polovičnih rezova u dvije faze. Koristite oštrice optimizirane za rezanje sloja ožičenja na površini pločice i oštrice optimizirane za preostali silicijev monokristal kako biste postigli visokokvalitetnu obradu.
▲ Rezanje mehaničkom oštricom – postupno rezanje | Mreža izvora slike
Koso rezanje je metoda obrade koja koristi oštricu s rubom u obliku slova V na polurezanom rubu za rezanje pločice u dvije faze tijekom postupka postupnog rezanja. Postupak zakošavanja izvodi se tijekom procesa rezanja. Stoga se može postići visoka čvrstoća kalupa i visokokvalitetna obrada.
▲ Rezanje mehaničkom oštricom – rezanje pod uglom | Mreža izvora slike
Lasersko rezanje
Lasersko rezanje je beskontaktna tehnologija rezanja pločica koja koristi fokusiranu lasersku zraku za odvajanje pojedinačnih čipova od poluvodičkih pločica. Visokoenergetska laserska zraka fokusira se na površinu pločice i isparava ili uklanja materijal duž unaprijed određene linije rezanja procesima ablacije ili toplinske razgradnje.
▲ Dijagram laserskog rezanja | Izvor slike: KLA CHINA
Vrste lasera koje se trenutno široko koriste uključuju ultraljubičaste lasere, infracrvene lasere i femtosekundne lasere. Među njima, ultraljubičasti laseri se često koriste za preciznu hladnu ablaciju zbog svoje visoke energije fotona, a zona utjecaja topline je izuzetno mala, što može učinkovito smanjiti rizik od toplinskog oštećenja pločice i okolnih čipova. Infracrveni laseri su prikladniji za deblje pločice jer mogu duboko prodrijeti u materijal. Femtosekundni laseri postižu visoku preciznost i učinkovito uklanjanje materijala uz gotovo zanemariv prijenos topline putem ultrakratkih svjetlosnih impulsa.
Lasersko rezanje ima značajne prednosti u odnosu na tradicionalno rezanje oštricom. Prvo, kao beskontaktni proces, lasersko rezanje ne zahtijeva fizički pritisak na pločicu, što smanjuje probleme s fragmentacijom i pucanjem uobičajeni kod mehaničkog rezanja. Ova značajka čini lasersko rezanje posebno prikladnim za obradu krhkih ili ultra tankih pločica, posebno onih sa složenim strukturama ili finim karakteristikama.
▲ Dijagram laserskog rezanja | Mreža izvora slike
Osim toga, visoka preciznost i točnost laserskog rezanja omogućuje fokusiranje laserske zrake na izuzetno malu veličinu točke, podršku složenim uzorcima rezanja i postizanje minimalnog razmaka između čipova. Ova je značajka posebno važna za napredne poluvodičke uređaje sa smanjenim veličinama.
Međutim, lasersko rezanje ima i neka ograničenja. U usporedbi s rezanjem oštricom, sporije je i skuplje, posebno u velikoj proizvodnji. Osim toga, odabir prave vrste lasera i optimizacija parametara kako bi se osiguralo učinkovito uklanjanje materijala i minimalna zona utjecaja topline može biti izazovan za određene materijale i debljine.
Lasersko ablacijsko rezanje
Tijekom laserskog ablacionog rezanja, laserska zraka se precizno fokusira na određeno mjesto na površini pločice, a laserska energija se vodi prema unaprijed određenom uzorku rezanja, postupno režući pločicu do dna. Ovisno o zahtjevima rezanja, ova operacija se izvodi pulsirajućim laserom ili laserom kontinuiranog vala. Kako bi se spriječilo oštećenje pločice zbog prekomjernog lokalnog zagrijavanja lasera, koristi se rashladna voda za hlađenje i zaštitu pločice od toplinskog oštećenja. Istovremeno, rashladna voda može učinkovito ukloniti čestice nastale tijekom procesa rezanja, spriječiti kontaminaciju i osigurati kvalitetu rezanja.
Nevidljivo lasersko rezanje
Laser se također može fokusirati kako bi prenio toplinu u glavni dio pločice, metodom koja se naziva "nevidljivo lasersko rezanje". Kod ove metode, toplina lasera stvara praznine u trakama za rezanje. Ta oslabljena područja zatim postižu sličan učinak prodiranja lomljenjem kada se pločica rasteže.
▲Glavni proces laserskog nevidljivog rezanja
Proces nevidljivog rezanja je laserski proces unutarnje apsorpcije, a ne laserska ablacija gdje se laser apsorbira na površini. Kod nevidljivog rezanja koristi se energija laserske zrake s valnom duljinom koja je poluprozirna za materijal podloge pločice. Proces je podijeljen u dva glavna koraka, jedan je proces temeljen na laseru, a drugi je proces mehaničkog odvajanja.
▲Laserska zraka stvara perforaciju ispod površine pločice, a prednja i stražnja strana nisu pogođene | Izvor slike mreža
U prvom koraku, dok laserska zraka skenira pločicu, laserska zraka se fokusira na određenu točku unutar pločice, formirajući pukotinu unutra. Energija snopa uzrokuje stvaranje niza pukotina unutra, koje se još nisu proširile cijelom debljinom pločice do gornje i donje površine.
▲Usporedba silicijskih pločica debljine 100 μm izrezanih metodom oštrice i metodom nevidljivog laserskog rezanja | Mreža izvora slike
U drugom koraku, traka čipa na dnu pločice se fizički širi, što uzrokuje vlačno naprezanje u pukotinama unutar pločice, koje se induciraju laserskim postupkom u prvom koraku. Ovo naprezanje uzrokuje da se pukotine protežu okomito na gornju i donju površinu pločice, a zatim se pločica odvaja na čipove duž tih točaka rezanja. Kod nevidljivog rezanja obično se koristi polurezivanje ili polurezivanje s donje strane kako bi se olakšalo odvajanje pločica na čipove ili čipove.
Ključne prednosti nevidljivog laserskog rezanja u odnosu na lasersku ablaciju:
• Nije potrebna rashladna tekućina
• Ne stvara se otpad
• Nema zona pod utjecajem topline koje bi mogle oštetiti osjetljive strujne krugove
Plazma rezanje
Plazma rezanje (također poznato kao plazma jetkanje ili suho jetkanje) je napredna tehnologija rezanja pločica koja koristi reaktivno ionsko jetkanje (RIE) ili duboko reaktivno ionsko jetkanje (DRIE) za odvajanje pojedinačnih čipova od poluvodičkih pločica. Tehnologija postiže rezanje kemijskim uklanjanjem materijala duž unaprijed određenih linija rezanja pomoću plazme.
Tijekom procesa rezanja plazmom, poluvodička pločica se stavlja u vakuumsku komoru, u komoru se uvodi kontrolirana reaktivna smjesa plinova, a zatim se primjenjuje električno polje za stvaranje plazme koja sadrži visoku koncentraciju reaktivnih iona i radikala. Ove reaktivne vrste stupaju u interakciju s materijalom pločice i selektivno uklanjaju materijal pločice duž linije rezanja kombinacijom kemijske reakcije i fizičkog raspršivanja.
Glavna prednost rezanja plazmom je smanjenje mehaničkog naprezanja na pločici i čipu te smanjenje potencijalnih oštećenja uzrokovanih fizičkim kontaktom. Međutim, ovaj je proces složeniji i dugotrajniji od drugih metoda, posebno kada se radi o debljim pločicama ili materijalima s visokom otpornošću na jetkanje, pa je njegova primjena u masovnoj proizvodnji ograničena.
▲Mreža izvora slike
U proizvodnji poluvodiča, metodu rezanja pločice potrebno je odabrati na temelju mnogih čimbenika, uključujući svojstva materijala pločice, veličinu i geometriju čipa, potrebnu preciznost i točnost te ukupne troškove i učinkovitost proizvodnje.
Vrijeme objave: 20. rujna 2024.