ვაფლიჭრა ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი რგოლია ელექტრო ნახევარგამტარების წარმოებაში. ეს ეტაპი შექმნილია ცალკეული ინტეგრირებული სქემების ან ჩიპების ნახევარგამტარული ფირფიტებისგან ზუსტად გამოსაყოფად.
გასაღებივაფლიჭრა გულისხმობს ინდივიდუალური ჩიპების გამოყოფის შესაძლებლობას, ამავდროულად უზრუნველყოფს, რომ დელიკატური სტრუქტურები და სქემები ჩაშენებულიავაფლიარ ზიანდება. ჭრის პროცესის წარმატება ან წარუმატებლობა არა მხოლოდ გავლენას ახდენს ჩიპის გამოყოფის ხარისხსა და მოსავლიანობაზე, არამედ პირდაპირ კავშირშია მთელი წარმოების პროცესის ეფექტურობასთან.
▲ ვაფლის ჭრის სამი გავრცელებული ტიპი | წყარო: KLA CHINA
ამჟამად, საერთოვაფლიჭრის პროცესები იყოფა:
დანის ჭრა: დაბალი ღირებულება, ჩვეულებრივ გამოიყენება უფრო სქელი დაფებისთვისვაფლები
ლაზერული ჭრა: მაღალი ღირებულება, ჩვეულებრივ გამოიყენება 30 მკმ-ზე მეტი სისქის ვაფლებისთვის
პლაზმური ჭრა: მაღალი ღირებულება, მეტი შეზღუდვები, ჩვეულებრივ გამოიყენება 30 მკმ-ზე ნაკლები სისქის ვაფლებისთვის.
მექანიკური დანის ჭრა
დანით ჭრა არის ჭრის პროცესი სკრიპტის ხაზის გასწვრივ მაღალსიჩქარიანი მბრუნავი სახეხი დისკით (დანით). დანა, როგორც წესი, დამზადებულია აბრაზიული ან ულტრათხელი ბრილიანტის მასალისგან, რომელიც შესაფერისია სილიკონის ვაფლებზე დაჭრის ან ღარების გასაკეთებლად. თუმცა, როგორც მექანიკური ჭრის მეთოდი, დანით ჭრა ეფუძნება ფიზიკური მასალის მოცილებას, რამაც შეიძლება ადვილად გამოიწვიოს ნატეხის კიდის გახეთქვა ან ბზარი, რითაც გავლენას ახდენს პროდუქტის ხარისხზე და ამცირებს მოსავლიანობას.
მექანიკური ხერხის პროცესით მიღებული საბოლოო პროდუქტის ხარისხზე გავლენას ახდენს მრავალი პარამეტრი, მათ შორის ჭრის სიჩქარე, დანის სისქე, დანის დიამეტრი და დანის ბრუნვის სიჩქარე.
სრული ჭრა დანის ჭრის ყველაზე ძირითადი მეთოდია, რომლის დროსაც სამუშაო ნაწილს მთლიანად ჭრიან ფიქსირებულ მასალაზე (მაგალითად, საჭრელი ლენტი) მოჭრით.
▲ მექანიკური დანით ჭრა - სრული ჭრა | სურათის წყაროს ქსელი
ნახევრად ჭრა დამუშავების მეთოდია, რომლის დროსაც სამუშაო ნაწილის შუაში ჭრით ღარი წარმოიქმნება. ღარების გაკეთების პროცესის უწყვეტი შესრულებით შესაძლებელია სავარცხლისა და ნემსის ფორმის წვერების მიღება.
▲ მექანიკური დანით ჭრა - ნახევრად ჭრა | სურათის წყაროს ქსელი
ორმაგი ჭრა არის დამუშავების მეთოდი, რომელიც იყენებს ორშპინდლიან ორმაგ საჭრელ ხერხს, რათა ერთდროულად შეასრულოს სრული ან ნახევრად ჭრა ორ საწარმოო ხაზზე. ორმაგ საჭრელ ხერხს აქვს ორი შპინდელის ღერძი. ამ პროცესით შესაძლებელია მაღალი გამტარუნარიანობის მიღწევა.
▲ მექანიკური დანით ჭრა - ორმაგი ჭრა | სურათის წყაროს ქსელი
ეტაპობრივი ჭრისთვის გამოიყენება ორმაგი საჭრელი ხერხი ორი შპინდელით, რათა ორ ეტაპად შესრულდეს სრული და ნახევარი ჭრა. მაღალი ხარისხის დამუშავების მისაღწევად გამოიყენება ვაფლის ზედაპირზე გაყვანილობის ფენის დასაჭრელად ოპტიმიზებული პირები და დარჩენილი სილიციუმის მონოკრისტალისთვის ოპტიმიზებული პირები.
▲ მექანიკური დანის ჭრა – ეტაპობრივი ჭრა | სურათის წყაროს ქსელი
დახრილი ჭრა არის დამუშავების მეთოდი, რომელიც იყენებს V-ფორმის პირს ნახევრად გადაჭრილ კიდეზე, რათა ვაფლი ორ ეტაპად დაჭრას ეტაპობრივი ჭრის პროცესში. დახრის პროცესი ხორციელდება ჭრის პროცესში. ამრიგად, შესაძლებელია ყალიბის მაღალი სიმტკიცისა და მაღალი ხარისხის დამუშავების მიღწევა.
▲ მექანიკური დანის ჭრა – დახრილი ჭრა | სურათის წყაროს ქსელი
ლაზერული ჭრა
ლაზერული ჭრა არის უკონტაქტო ვაფლის ჭრის ტექნოლოგია, რომელიც იყენებს ფოკუსირებულ ლაზერულ სხივს ცალკეული ჩიპების ნახევარგამტარული ვაფლებისგან გამოსაყოფად. მაღალი ენერგიის ლაზერული სხივი ფოკუსირებულია ვაფლის ზედაპირზე და აორთქლებს ან აშორებს მასალას წინასწარ განსაზღვრული ჭრის ხაზის გასწვრივ აბლაციის ან თერმული დაშლის პროცესების მეშვეობით.
▲ ლაზერული ჭრის დიაგრამა | სურათის წყარო: KLA CHINA
ამჟამად ფართოდ გამოყენებული ლაზერების ტიპებს შორისაა ულტრაიისფერი ლაზერები, ინფრაწითელი ლაზერები და ფემტოწამიანი ლაზერები. მათ შორის, ულტრაიისფერი ლაზერები ხშირად გამოიყენება ზუსტი ცივი აბლაციისთვის მათი მაღალი ფოტონური ენერგიის გამო, ხოლო თერმული ზემოქმედების ზონა უკიდურესად მცირეა, რაც ეფექტურად ამცირებს ვაფლისა და მისი მიმდებარე ჩიპების თერმული დაზიანების რისკს. ინფრაწითელი ლაზერები უფრო შესაფერისია უფრო სქელი ვაფლებისთვის, რადგან მათ შეუძლიათ ღრმად შეაღწიონ მასალაში. ფემტოწამიანი ლაზერები აღწევენ მაღალი სიზუსტის და ეფექტურ მასალის მოცილებას თითქმის უმნიშვნელო სითბოს გადაცემით ულტრამოკლე სინათლის იმპულსების მეშვეობით.
ლაზერულ ჭრას მნიშვნელოვანი უპირატესობები აქვს ტრადიციულ დანისებურ ჭრასთან შედარებით. პირველ რიგში, როგორც უკონტაქტო პროცესი, ლაზერული ჭრა არ საჭიროებს ვაფლზე ფიზიკურ ზეწოლას, რაც ამცირებს მექანიკური ჭრის დროს გავრცელებულ ფრაგმენტაციისა და ბზარების პრობლემებს. ეს მახასიათებელი ლაზერულ ჭრას განსაკუთრებით შესაფერისს ხდის მყიფე ან ულტრა თხელი ვაფლების დასამუშავებლად, განსაკუთრებით რთული სტრუქტურის ან წვრილი მახასიათებლების მქონე ვაფლების დასამუშავებლად.
▲ ლაზერული ჭრის დიაგრამა | სურათის წყაროს ქსელი
გარდა ამისა, ლაზერული ჭრის მაღალი სიზუსტე და სიზუსტე საშუალებას აძლევს მას, ლაზერული სხივი ფოკუსირება მოახდინოს უკიდურესად მცირე წერტილოვან ზომაზე, მხარი დაუჭიროს ჭრის რთულ ნიმუშებს და მიაღწიოს ჩიპებს შორის მინიმალური მანძილის დაშორებას. ეს მახასიათებელი განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია შეკუმშვადი ზომების მქონე მოწინავე ნახევარგამტარული მოწყობილობებისთვის.
თუმცა, ლაზერული ჭრის გარკვეული შეზღუდვებიც არსებობს. დანის ჭრასთან შედარებით, ის უფრო ნელი და ძვირია, განსაკუთრებით მასშტაბური წარმოებისას. გარდა ამისა, ლაზერის სწორი ტიპის არჩევა და პარამეტრების ოპტიმიზაცია მასალის ეფექტური მოცილების და მინიმალური თერმული ზემოქმედების ზონის უზრუნველსაყოფად, შეიძლება რთული იყოს გარკვეული მასალებისა და სისქისთვის.
ლაზერული აბლაციით ჭრა
ლაზერული აბლაციით ჭრის დროს, ლაზერის სხივი ზუსტად ფოკუსირდება ვაფლის ზედაპირზე მითითებულ ადგილას და ლაზერის ენერგია მიმართულია წინასწარ განსაზღვრული ჭრის ნიმუშის მიხედვით, თანდათანობით ჭრის ვაფლს ძირამდე. ჭრის მოთხოვნებიდან გამომდინარე, ეს ოპერაცია ხორციელდება იმპულსური ლაზერის ან უწყვეტი ტალღის ლაზერის გამოყენებით. ლაზერის ჭარბი ლოკალური გაცხელების შედეგად ვაფლის დაზიანების თავიდან ასაცილებლად, გამაგრილებელი წყალი გამოიყენება ვაფლის გასაგრილებლად და თერმული დაზიანებისგან დასაცავად. ამავდროულად, გამაგრილებელ წყალს ასევე შეუძლია ეფექტურად მოაშოროს ჭრის პროცესში წარმოქმნილი ნაწილაკები, თავიდან აიცილოს დაბინძურება და უზრუნველყოს ჭრის ხარისხი.
ლაზერული უხილავი ჭრა
ლაზერის ფოკუსირება ასევე შესაძლებელია ისე, რომ სითბო ვაფლის ძირითად ნაწილში გადაიტანოს, რასაც „უხილავი ლაზერული ჭრა“ ეწოდება. ამ მეთოდის შემთხვევაში, ლაზერის სითბო ჭრილის ზოლებში ნაპრალებს ქმნის. ეს დასუსტებული ადგილები შემდეგ მსგავს შეღწევადობის ეფექტს აღწევს ვაფლის გაჭიმვისას მათი გატეხვით.
▲ ლაზერული უხილავი ჭრის ძირითადი პროცესი
უხილავი ჭრის პროცესი არის შიდა შთანთქმის ლაზერული პროცესი და არა ლაზერული აბლაცია, სადაც ლაზერი შეიწოვება ზედაპირზე. უხილავი ჭრის დროს გამოიყენება ლაზერული სხივის ენერგია, რომლის ტალღის სიგრძე ნახევრად გამჭვირვალეა ვაფლის სუბსტრატის მასალისთვის. პროცესი დაყოფილია ორ მთავარ ეტაპად: ერთი არის ლაზერზე დაფუძნებული პროცესი, ხოლო მეორე არის მექანიკური გამოყოფის პროცესი.
▲ლაზერის სხივი ქმნის პერფორაციას ვაფლის ზედაპირის ქვეშ და წინა და უკანა მხარეები არ იმოქმედებს | სურათის წყაროს ქსელი
პირველ ეტაპზე, როდესაც ლაზერული სხივი სკანირებს ვაფლს, ის ფოკუსირდება ვაფლის შიგნით კონკრეტულ წერტილზე, რაც ქმნის ბზარის წერტილს. სხივის ენერგია იწვევს შიგნით ბზარების სერიის წარმოქმნას, რომლებიც ჯერ არ გავრცელებულა ვაფლის მთელ სისქეზე ზედა და ქვედა ზედაპირებამდე.
▲ 100 მკმ სისქის სილიკონის ვაფლების შედარება, რომლებიც დანის მეთოდით და ლაზერული უხილავი ჭრის მეთოდით არის მოჭრილი | სურათის წყაროს ქსელი
მეორე ეტაპზე, ვაფლის ძირში არსებული ჩიპური ლენტი ფიზიკურად ფართოვდება, რაც იწვევს ვაფლის შიგნით არსებულ ბზარებში დაჭიმვის დაძაბულობას, რომელიც პირველ ეტაპზე ლაზერული პროცესით არის გამოწვეული. ეს დაძაბულობა იწვევს ბზარების ვერტიკალურად გაფართოებას ვაფლის ზედა და ქვედა ზედაპირებზე, რის შემდეგაც ვაფლი ამ ჭრის წერტილების გასწვრივ ჩიპებად იყოფა. უხილავი ჭრის დროს, ნახევრად ჭრა ან ქვედა მხარის ნახევრად ჭრა ჩვეულებრივ გამოიყენება ვაფლების ჩიპებად ან ნაპრალებად დაყოფის გასაადვილებლად.
უხილავი ლაზერული ჭრის ძირითადი უპირატესობები ლაზერულ აბლაციასთან შედარებით:
• გამაგრილებელი არ არის საჭირო გამაგრილებელი სითხე.
• ნამსხვრევები არ წარმოიქმნება
• არ არსებობს სითბოს ზემოქმედების ქვეშ მყოფი ზონები, რომლებმაც შეიძლება დააზიანოს მგრძნობიარე წრედები
პლაზმური ჭრა
პლაზმური ჭრა (ასევე ცნობილი როგორც პლაზმური გრავირება ან მშრალი გრავირება) არის ვაფლების ჭრის მოწინავე ტექნოლოგია, რომელიც იყენებს რეაქტიულ იონურ გრავირებას (RIE) ან ღრმა რეაქტიულ იონურ გრავირებას (DRIE) ცალკეული ჩიპების ნახევარგამტარული ვაფლებისგან გამოსაყოფად. ტექნოლოგია ჭრას აღწევს მასალის ქიმიურად მოცილებით წინასწარ განსაზღვრული ჭრის ხაზების გასწვრივ პლაზმის გამოყენებით.
პლაზმური ჭრის პროცესის დროს, ნახევარგამტარული ვაფლი თავსდება ვაკუუმურ კამერაში, კამერაში შეჰყავთ კონტროლირებადი რეაქტიული აირის ნარევი და ელექტრული ველი გამოიყენება რეაქტიული იონებისა და რადიკალების მაღალი კონცენტრაციის შემცველი პლაზმის წარმოსაქმნელად. ეს რეაქტიული სახეობები ურთიერთქმედებენ ვაფლის მასალასთან და ქიმიური რეაქციისა და ფიზიკური გაფრქვევის კომბინაციის მეშვეობით შერჩევით აშორებენ ვაფლის მასალას ჭრის ხაზის გასწვრივ.
პლაზმური ჭრის მთავარი უპირატესობა ის არის, რომ ის ამცირებს ვაფლსა და ჩიპზე მექანიკურ დატვირთვას და ფიზიკური კონტაქტით გამოწვეულ პოტენციურ დაზიანებას. თუმცა, ეს პროცესი უფრო რთული და შრომატევადია, ვიდრე სხვა მეთოდები, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც საქმე ეხება სქელ ვაფლებს ან მაღალი გრავირებისადმი მდგრად მასალებს, ამიტომ მისი გამოყენება მასობრივ წარმოებაში შეზღუდულია.
▲ სურათის წყაროს ქსელი
ნახევარგამტარული წარმოებაში, ვაფლის ჭრის მეთოდი უნდა შეირჩეს მრავალი ფაქტორის გათვალისწინებით, მათ შორის ვაფლის მასალის თვისებების, ჩიპის ზომისა და გეომეტრიის, საჭირო სიზუსტისა და სიზუსტის, ასევე წარმოების საერთო ღირებულებისა და ეფექტურობის გათვალისწინებით.
გამოქვეყნების დრო: 2024 წლის 20 სექტემბერი