OstyaA vágás a teljesítmény-félvezető gyártás egyik fontos láncszeme. Ez a lépés az egyes integrált áramkörök vagy chipek pontos elválasztására szolgál a félvezető lapkáktól.
A kulcs aostyaA vágás célja, hogy az egyes chipeket szétválassza, miközben biztosítja a beágyazott finom struktúrák és áramkörök épségét.ostyanem sérülnek. A forgácsolási folyamat sikere vagy sikertelensége nemcsak a forgács elválasztási minőségét és hozamát befolyásolja, hanem közvetlenül összefügg a teljes gyártási folyamat hatékonyságával is.
▲Három gyakori ostyavágási típus | Forrás: KLA CHINA
Jelenleg a közösostyaA vágási folyamatok a következőkre oszlanak:
Pengevágás: alacsony költségű, általában vastagabb anyagokhoz használjákostyák
Lézervágás: magas költségek, általában 30 μm-nél vastagabb ostyákhoz használják
Plazmavágás: magas költségek, több korlátozás, általában 30 μm-nél kisebb vastagságú ostyákhoz használják
Mechanikus pengevágás
A pengés forgácsolás egy olyan eljárás, amelynek során egy nagy sebességgel forgó köszörűkorong (penge) a jelölés mentén vágnak. A penge általában abrazív vagy ultravékony gyémántanyagból készül, amely alkalmas szilícium-lapkák szeletelésére vagy hornyolására. Mechanikus forgácsolási módszerként azonban a pengés forgácsolás fizikai anyageltávolításon alapul, ami könnyen a forgács élének lepattogzásához vagy repedéséhez vezethet, ezáltal befolyásolva a termék minőségét és csökkentve a hozamot.
A mechanikus fűrészelési eljárással előállított végtermék minőségét számos paraméter befolyásolja, beleértve a vágási sebességet, a fűrészlap vastagságát, a fűrészlap átmérőjét és a fűrészlap forgási sebességét.
A teljes vágás a legalapvetőbb pengevágási módszer, amely a munkadarabot egy rögzített anyagra (például egy szeletelőszalagra) vágva teljesen elvágja.
▲ Mechanikus pengevágás - teljes vágás | Képforrás hálózat
A félbevágás egy olyan megmunkálási módszer, amely a munkadarab közepére vágva hoz létre hornyot. A folyamatos hornyolási folyamattal fésű- és tű alakú csúcsok hozhatók létre.
▲ Mechanikus pengevágás - félbevágás | Képforrás hálózat
A dupla vágás egy olyan feldolgozási módszer, amely egy kétorsós dupla szeletelő fűrészt használ teljes vagy fél vágások elvégzésére két gyártósoron egyszerre. A dupla szeletelő fűrész két orsótengelyes. Ezzel az eljárással nagy áteresztőképesség érhető el.
▲ Mechanikus pengevágás – dupla vágás | Képforrás hálózat
A lépcsőzetes vágás egy kétorsós dupla szeletelővel ellátott fűrészt használ, amely két szakaszban végez teljes és félig vágásokat. A kiváló minőségű megmunkálás érdekében a lapka felületén lévő vezetékréteg vágására, valamint a fennmaradó szilícium-monokristályra optimalizált pengéket használ.
▲ Mechanikus pengevágás – lépcsőzetes vágás | Képforrás hálózat
A ferde vágás egy olyan feldolgozási módszer, amely során egy V alakú élű pengét használnak a félbevágott élen, hogy a lépcsőzetes vágási folyamat során két szakaszban vágják az ostyát. A letörési folyamatot a vágási folyamat során végzik. Így nagy formázószilárdság és kiváló minőségű megmunkálás érhető el.
▲ Mechanikus pengevágás – ferde vágás | Kép forrása: hálózat
Lézervágás
A lézervágás egy érintésmentes szeletvágó technológia, amely fókuszált lézersugarat használ az egyes chipek elválasztására a félvezető szeletektől. A nagy energiájú lézersugár a szelet felületére fókuszálva az előre meghatározott vágási vonal mentén elpárolog vagy eltávolít anyagot ablációs vagy termikus bomlási folyamatok révén.
▲ Lézervágási ábra | Kép forrása: KLA CHINA
A jelenleg széles körben használt lézertípusok közé tartoznak az ultraibolya lézerek, az infravörös lézerek és a femtoszekundumos lézerek. Ezek közül az ultraibolya lézereket gyakran használják precíz hidegablációhoz magas fotonenergiájuk miatt, és a hőhatásövezet rendkívül kicsi, ami hatékonyan csökkentheti a lapka és a környező chipek hőkárosodásának kockázatát. Az infravörös lézerek vastagabb lapkákhoz jobban megfelelnek, mivel mélyen behatolnak az anyagba. A femtoszekundumos lézerek nagy pontosságú és hatékony anyageltávolítást érnek el, szinte elhanyagolható hőátadással az ultrarövid fényimpulzusokon keresztül.
A lézervágás jelentős előnyökkel jár a hagyományos pengés vágással szemben. Először is, mivel érintkezésmentes eljárás, a lézervágás nem igényel fizikai nyomást a lapkán, ami csökkenti a mechanikus vágásnál gyakori széttöredezési és repedési problémákat. Ez a tulajdonság különösen alkalmassá teszi a lézervágást törékeny vagy ultravékony lapkák, különösen az összetett szerkezetűek vagy finom jellemzőkkel rendelkezők feldolgozására.
▲ Lézervágási ábra | Képforrás hálózat
Ezenkívül a lézervágás nagy pontossága és precizitása lehetővé teszi a lézersugár rendkívül kis foltméretre fókuszálását, az összetett vágási minták támogatását és a chipek közötti minimális távolság elérését. Ez a tulajdonság különösen fontos a zsugorodó méretű, fejlett félvezető eszközök esetében.
A lézervágásnak azonban vannak korlátai is. A pengés vágással összehasonlítva lassabb és drágább, különösen nagyméretű gyártás esetén. Ezenkívül bizonyos anyagok és vastagságok esetében kihívást jelenthet a megfelelő lézertípus kiválasztása és a paraméterek optimalizálása a hatékony anyageltávolítás és a minimális hőhatásövezet biztosítása érdekében.
Lézeres ablációs vágás
Lézeres ablációs vágás során a lézersugarat pontosan a lapka felületének egy meghatározott pontjára fókuszálják, és a lézerenergiát egy előre meghatározott vágási minta szerint vezetik, fokozatosan átvágva a lapkát az aljáig. A vágási igényektől függően ezt a műveletet impulzuslézerrel vagy folyamatos hullámú lézerrel végzik. A lapka lézer túlzott helyi felmelegedése miatti károsodásának elkerülése érdekében hűtővizet használnak a lapka lehűtésére és a hőkárosodástól való védelmére. Ugyanakkor a hűtővíz hatékonyan eltávolítja a vágási folyamat során keletkező részecskéket, megakadályozza a szennyeződést és biztosítja a vágási minőséget.
Lézeres láthatatlan vágás
A lézer fókuszálható úgy is, hogy hőt vigyen át a lapka fő testébe, ezt a módszert „láthatatlan lézervágásnak” nevezik. Ennél a módszernél a lézer hője réseket hoz létre az előrajzolt sávokban. Ezek a meggyengített területek ezután hasonló behatolási hatást érnek el azáltal, hogy a lapka nyújtásakor eltörnek.
▲ A lézeres láthatatlan vágás fő folyamata
A láthatatlan vágási eljárás egy belső abszorpciós lézeres eljárás, nem pedig lézeres abláció, ahol a lézer abszorbeálódik a felületen. A láthatatlan vágás során olyan lézersugár energiáját használják, amelynek hullámhossza félig átlátszó a lapka hordozóanyaga számára. A folyamat két fő lépésre oszlik: az egyik egy lézeralapú eljárás, a másik pedig egy mechanikus elválasztási eljárás.
▲A lézersugár perforációt hoz létre a lapka felülete alatt, így az elülső és a hátlap nem sérült | Képforrás hálózat
Az első lépésben, miközben a lézersugár pásztázza a lapkát, a lézersugár a lapka belsejében egy adott pontra fókuszál, repedéspontot képezve benne. A sugár energiája repedések sorozatát okozza belül, amelyek még nem terjedtek át a lapka teljes vastagságán a felső és alsó felületekig.
▲ 100 μm vastag szilíciumlapkák összehasonlítása pengés módszerrel és lézeres láthatatlan vágási módszerrel | Képforrás hálózat
A második lépésben a lapka alján található chipszalagot fizikailag kitágítják, ami szakítófeszültséget okoz a lapka belsejében lévő repedésekben, amelyeket az első lépésben a lézeres eljárás során indukálnak. Ez a feszültség azt okozza, hogy a repedések függőlegesen kiterjednek a lapka felső és alsó felületére, majd a lapkát ezeken a vágási pontokon chipekre választják szét. A láthatatlan vágás során általában félbevágást vagy alsó oldali félbevágást alkalmaznak, hogy megkönnyítsék a lapkák chipekre vagy lapkákra való szétválasztását.
A láthatatlan lézervágás főbb előnyei a lézeres ablációval szemben:
• Nincs szükség hűtőfolyadékra
• Nem keletkezik törmelék
• Nincsenek hőhatásnak kitett zónák, amelyek károsíthatnák az érzékeny áramköröket
Plazmavágás
A plazmavágás (más néven plazmamaratás vagy szárazmaratás) egy fejlett szeletvágási technológia, amely reaktív ionmaratást (RIE) vagy mélyreaktív ionmaratást (DRIE) alkalmaz az egyes chipek elválasztására a félvezető szeletektől. A technológia a vágást az anyag kémiai eltávolításával éri el előre meghatározott vágási vonalak mentén, plazma segítségével.
A plazmavágási folyamat során a félvezető lapkát vákuumkamrába helyezik, egy szabályozott reaktív gázkeveréket vezetnek a kamrába, és elektromos mezőt alkalmazva nagy koncentrációban reaktív ionokat és gyököket tartalmazó plazmát hoznak létre. Ezek a reaktív anyagok kölcsönhatásba lépnek a lapka anyagával, és kémiai reakció és fizikai porlasztás kombinációjával szelektíven eltávolítják a lapka anyagát az előrajzolt vonal mentén.
A plazmavágás fő előnye, hogy csökkenti a lapkára és a chipre ható mechanikai igénybevételt, valamint a fizikai érintkezés okozta potenciális károsodást. Ez a folyamat azonban összetettebb és időigényesebb, mint más módszerek, különösen vastagabb lapkák vagy nagy maratásállóságú anyagok esetén, így tömegtermelésben való alkalmazása korlátozott.
▲Képforrás-hálózat
A félvezetőgyártásban a lapkavágási módszert számos tényező alapján kell kiválasztani, beleértve a lapka anyagtulajdonságait, a chip méretét és geometriáját, a szükséges pontosságot és precizitást, valamint a teljes gyártási költségeket és hatékonyságot.
Közzététel ideje: 2024. szeptember 20.