Kue waferPemotongan merupakan salah satu mata rantai penting dalam produksi semikonduktor daya. Langkah ini dirancang untuk memisahkan secara akurat sirkuit terpadu atau chip individual dari wafer semikonduktor.
Kunci untukkue waferpemotongan adalah untuk dapat memisahkan chip individu sambil memastikan bahwa struktur dan sirkuit halus tertanam di dalamnyakue wafertidak rusak. Keberhasilan atau kegagalan proses pemotongan tidak hanya memengaruhi kualitas pemisahan dan hasil serpihan, tetapi juga terkait langsung dengan efisiensi seluruh proses produksi.
▲Tiga jenis pemotongan wafer yang umum | Sumber: KLA CHINA
Saat ini, umumkue waferProses pemotongan dibagi menjadi:
Pemotongan pisau: biaya rendah, biasanya digunakan untuk bahan yang lebih tebalwafer tipis
Pemotongan laser: biaya tinggi, biasanya digunakan untuk wafer dengan ketebalan lebih dari 30μm
Pemotongan plasma: biaya tinggi, lebih banyak batasan, biasanya digunakan untuk wafer dengan ketebalan kurang dari 30μm
Pemotongan pisau mekanis
Pemotongan bilah adalah proses pemotongan sepanjang garis scriber dengan cakram penggiling (bilah) berputar berkecepatan tinggi. Bilah biasanya terbuat dari bahan berlian abrasif atau sangat tipis, cocok untuk mengiris atau membuat alur pada wafer silikon. Namun, sebagai metode pemotongan mekanis, pemotongan bilah bergantung pada penghilangan material fisik, yang dapat dengan mudah menyebabkan terkelupasnya atau retaknya tepi serpihan, sehingga memengaruhi kualitas produk dan mengurangi hasil.
Kualitas produk akhir yang dihasilkan oleh proses penggergajian mekanis dipengaruhi oleh beberapa parameter, termasuk kecepatan pemotongan, ketebalan bilah, diameter bilah, dan kecepatan putaran bilah.
Pemotongan penuh merupakan metode pemotongan bilah yang paling dasar, yang memotong benda kerja secara menyeluruh dengan memotong pada material tetap (seperti pita pemotong).
▲ Pemotongan pisau mekanis-pemotongan penuh | Sumber gambar jaringan
Half cut merupakan metode pemrosesan yang menghasilkan alur dengan memotong bagian tengah benda kerja. Dengan melakukan proses pembuatan alur secara terus-menerus, dapat dihasilkan titik-titik berbentuk sisir dan jarum.
▲ Pemotongan pisau mekanis-setengah potong | Sumber gambar jaringan
Pemotongan ganda adalah metode pemrosesan yang menggunakan gergaji pemotong ganda dengan dua poros untuk melakukan pemotongan penuh atau setengah pada dua jalur produksi secara bersamaan. Gergaji pemotong ganda memiliki dua poros poros. Hasil yang tinggi dapat dicapai melalui proses ini.
▲ Pemotongan pisau mekanis-pemotongan ganda | Sumber gambar jaringan
Pemotongan bertahap menggunakan gergaji pemotong ganda dengan dua spindel untuk melakukan pemotongan penuh dan setengah dalam dua tahap. Gunakan bilah yang dioptimalkan untuk memotong lapisan kabel pada permukaan wafer dan bilah yang dioptimalkan untuk kristal tunggal silikon yang tersisa untuk mencapai pemrosesan berkualitas tinggi.
▲ Pemotongan pisau mekanis – pemotongan bertahap | Sumber gambar jaringan
Pemotongan miring adalah metode pemrosesan yang menggunakan bilah dengan tepi berbentuk V pada tepi setengah potong untuk memotong wafer dalam dua tahap selama proses pemotongan bertahap. Proses chamfering dilakukan selama proses pemotongan. Oleh karena itu, kekuatan cetakan tinggi dan pemrosesan berkualitas tinggi dapat dicapai.
▲ Pemotongan bilah mekanis – pemotongan miring | Jaringan sumber gambar
Pemotongan laser
Pemotongan laser adalah teknologi pemotongan wafer nonkontak yang menggunakan sinar laser terfokus untuk memisahkan masing-masing chip dari wafer semikonduktor. Sinar laser berenergi tinggi difokuskan pada permukaan wafer dan menguapkan atau menghilangkan material di sepanjang garis pemotongan yang telah ditentukan melalui proses ablasi atau dekomposisi termal.
▲ Diagram pemotongan laser | Sumber gambar: KLA CHINA
Jenis laser yang saat ini banyak digunakan meliputi laser ultraviolet, laser inframerah, dan laser femtosecond. Di antara jenis-jenis tersebut, laser ultraviolet sering digunakan untuk ablasi dingin yang presisi karena energi fotonnya yang tinggi, dan zona yang terkena panasnya sangat kecil, yang secara efektif dapat mengurangi risiko kerusakan termal pada wafer dan chip di sekitarnya. Laser inframerah lebih cocok untuk wafer yang lebih tebal karena dapat menembus jauh ke dalam material. Laser femtosecond menghasilkan penghilangan material yang presisi dan efisien dengan perpindahan panas yang hampir dapat diabaikan melalui pulsa cahaya yang sangat pendek.
Pemotongan laser memiliki keunggulan signifikan dibandingkan pemotongan dengan pisau tradisional. Pertama, sebagai proses nonkontak, pemotongan laser tidak memerlukan tekanan fisik pada wafer, sehingga mengurangi masalah fragmentasi dan keretakan yang umum terjadi pada pemotongan mekanis. Fitur ini membuat pemotongan laser sangat cocok untuk memproses wafer yang rapuh atau sangat tipis, terutama yang memiliki struktur kompleks atau fitur halus.
▲ Diagram pemotongan laser | Jaringan sumber gambar
Selain itu, presisi dan akurasi pemotongan laser yang tinggi memungkinkannya untuk memfokuskan sinar laser ke ukuran titik yang sangat kecil, mendukung pola pemotongan yang rumit, dan mencapai pemisahan jarak minimum antara chip. Fitur ini sangat penting untuk perangkat semikonduktor canggih dengan ukuran yang mengecil.
Namun, pemotongan laser juga memiliki beberapa keterbatasan. Dibandingkan dengan pemotongan dengan pisau, pemotongan laser lebih lambat dan lebih mahal, terutama dalam produksi skala besar. Selain itu, memilih jenis laser yang tepat dan mengoptimalkan parameter untuk memastikan penghilangan material yang efisien dan zona yang terkena panas minimal dapat menjadi tantangan untuk material dan ketebalan tertentu.
Pemotongan ablasi laser
Selama pemotongan ablasi laser, sinar laser difokuskan secara tepat pada lokasi tertentu di permukaan wafer, dan energi laser diarahkan sesuai dengan pola pemotongan yang telah ditentukan, secara bertahap memotong wafer hingga ke dasar. Bergantung pada persyaratan pemotongan, operasi ini dilakukan dengan menggunakan laser berdenyut atau laser gelombang kontinu. Untuk mencegah kerusakan pada wafer akibat pemanasan lokal laser yang berlebihan, air pendingin digunakan untuk mendinginkan dan melindungi wafer dari kerusakan termal. Pada saat yang sama, air pendingin juga dapat secara efektif menghilangkan partikel yang dihasilkan selama proses pemotongan, mencegah kontaminasi, dan memastikan kualitas pemotongan.
Pemotongan laser tak terlihat
Laser juga dapat difokuskan untuk mentransfer panas ke badan utama wafer, sebuah metode yang disebut "pemotongan laser tak terlihat". Untuk metode ini, panas dari laser menciptakan celah di jalur scribe. Area yang melemah ini kemudian mencapai efek penetrasi yang sama dengan cara memecahnya saat wafer diregangkan.
▲Proses utama pemotongan laser tak terlihat
Proses pemotongan tak kasat mata merupakan proses laser penyerapan internal, bukan ablasi laser yang mana laser diserap pada permukaan. Dengan pemotongan tak kasat mata, energi sinar laser dengan panjang gelombang yang semi-transparan terhadap bahan substrat wafer digunakan. Proses ini dibagi menjadi dua langkah utama, satu adalah proses berbasis laser, dan yang lainnya adalah proses pemisahan mekanis.
▲Sinar laser menciptakan perforasi di bawah permukaan wafer, dan sisi depan dan belakang tidak terpengaruh | Sumber gambar jaringan
Pada langkah pertama, saat sinar laser memindai wafer, sinar laser difokuskan pada titik tertentu di dalam wafer, membentuk titik retakan di dalamnya. Energi sinar menyebabkan serangkaian retakan terbentuk di dalam, yang belum meluas melalui seluruh ketebalan wafer ke permukaan atas dan bawah.
▲Perbandingan wafer silikon setebal 100μm yang dipotong dengan metode pisau dan metode pemotongan laser tak terlihat | Jaringan sumber gambar
Pada langkah kedua, pita chip di bagian bawah wafer mengembang secara fisik, yang menyebabkan tegangan tarik pada retakan di dalam wafer, yang diinduksi dalam proses laser pada langkah pertama. Tegangan ini menyebabkan retakan meluas secara vertikal ke permukaan atas dan bawah wafer, lalu memisahkan wafer menjadi chip di sepanjang titik pemotongan ini. Dalam pemotongan tak terlihat, pemotongan setengah atau pemotongan setengah sisi bawah biasanya digunakan untuk memfasilitasi pemisahan wafer menjadi chip atau chip.
Keuntungan utama pemotongan laser tak kasat mata dibandingkan ablasi laser:
• Tidak memerlukan cairan pendingin
• Tidak ada serpihan yang dihasilkan
• Tidak ada zona yang terkena panas yang dapat merusak sirkuit sensitif
Pemotongan plasma
Pemotongan plasma (juga dikenal sebagai plasma etching atau dry etching) adalah teknologi pemotongan wafer canggih yang menggunakan reactive ion etching (RIE) atau deep reactive ion etching (DRIE) untuk memisahkan chip individual dari wafer semikonduktor. Teknologi ini menghasilkan pemotongan dengan membuang material secara kimiawi di sepanjang garis pemotongan yang telah ditentukan menggunakan plasma.
Selama proses pemotongan plasma, wafer semikonduktor ditempatkan dalam ruang vakum, campuran gas reaktif yang terkontrol dimasukkan ke dalam ruang, dan medan listrik diterapkan untuk menghasilkan plasma yang mengandung konsentrasi tinggi ion reaktif dan radikal. Spesies reaktif ini berinteraksi dengan bahan wafer dan secara selektif menghilangkan bahan wafer di sepanjang garis goresan melalui kombinasi reaksi kimia dan sputtering fisik.
Keuntungan utama pemotongan plasma adalah mengurangi tekanan mekanis pada wafer dan chip serta mengurangi potensi kerusakan yang disebabkan oleh kontak fisik. Namun, proses ini lebih rumit dan memakan waktu daripada metode lain, terutama saat menangani wafer yang lebih tebal atau material dengan ketahanan etsa yang tinggi, sehingga penerapannya dalam produksi massal terbatas.
▲Sumber gambar jaringan
Dalam manufaktur semikonduktor, metode pemotongan wafer perlu dipilih berdasarkan banyak faktor, termasuk sifat material wafer, ukuran dan geometri chip, presisi dan akurasi yang dibutuhkan, serta biaya dan efisiensi produksi keseluruhan.
Waktu posting: 20-Sep-2024