VaflisPjaustymas yra viena iš svarbių galios puslaidininkių gamybos grandžių. Šis žingsnis skirtas tiksliai atskirti atskiras integrines grandines arba lustus nuo puslaidininkinių plokštelių.
Raktas įvaflispjovimas yra skirtas atskirti atskirus lustus, tuo pačiu užtikrinant, kad būtų išsaugotos subtilios struktūros ir grandinės, įterptos į juosvaflisnėra pažeisti. Pjovimo proceso sėkmė ar nesėkmė turi įtakos ne tik atskyrimo kokybei ir drožlės išeigai, bet ir tiesiogiai susijusi su viso gamybos proceso efektyvumu.
▲Trys įprasti plokštelių pjaustymo tipai | Šaltinis: KLA CHINA
Šiuo metu bendrasvaflisPjovimo procesai skirstomi į:
Pjovimas peiliu: maža kaina, dažniausiai naudojama storesniems darbamsvafliai
Lazerinis pjovimas: didelė kaina, paprastai naudojama plokštelėms, kurių storis didesnis nei 30 μm
Plazminis pjovimas: didelė kaina, daugiau apribojimų, dažniausiai naudojamas plokštelėms, kurių storis mažesnis nei 30 μm
Mechaninis peilių pjovimas
Pjovimas peiliu – tai pjovimo išilgai braižymo linijos procesas, naudojant dideliu greičiu besisukantį šlifavimo diską (peiliuką). Peilis paprastai pagamintas iš abrazyvinės arba itin plonos deimantinės medžiagos, tinkamos pjaustyti arba griovelius silicio plokštelėse. Tačiau, kaip mechaninis pjovimo metodas, peiliukas priklauso nuo fizinio medžiagos pašalinimo, dėl kurio drožlės kraštas gali lengvai nuskilinėti arba įtrūkti, o tai turi įtakos produkto kokybei ir sumažina išeigą.
Galutinio mechaninio pjovimo proceso metu pagaminto produkto kokybę lemia daug parametrų, įskaitant pjovimo greitį, disko storį, disko skersmenį ir disko sukimosi greitį.
Pilnas pjovimas yra pats paprasčiausias pjovimo peiliuku metodas, kai ruošinys visiškai nupjaunamas iki fiksuotos medžiagos (pvz., pjaustymo juostos).
▲ Mechaninis ašmenų pjovimas – pilnas pjovimas | Vaizdo šaltinio tinklas
Pusinis pjūvis – tai apdirbimo būdas, kai griovelis sukuriamas pjaunant iki ruošinio vidurio. Nuolat atliekant griovelių pjovimą, galima gauti šukų ir adatos formos smaigalius.
▲ Mechaninis ašmenų pjovimas – pusiau pjovimas | Vaizdo šaltinio tinklas
Dvigubas pjovimas – tai apdorojimo metodas, kai dvigubo pjaustymo pjūklas su dviem verpstėmis naudojamas pilnam arba pusiniam pjovimui dviejose gamybos linijose vienu metu. Dvigubo pjaustymo pjūklas turi dvi verpstės ašis. Šiuo procesu galima pasiekti didelį našumą.
▲ Mechaninis ašmenų pjovimas – dvigubas pjovimas | Vaizdo šaltinio tinklas
Pakopiniam pjovimui naudojamas dvigubas pjovimo pjūklas su dviem verpstėmis, skirtas pilnam ir pusiniam pjovimui dviem etapais. Aukštai apdirbimo kokybei pasiekti naudojami peiliai, optimizuoti pjauti laidų sluoksnį plokštelės paviršiuje, ir peiliai, optimizuoti likusiam silicio monokristalui.
▲ Mechaninis ašmenų pjovimas – pakopinis pjovimas | Vaizdo šaltinio tinklas
Nuožulnus pjovimas – tai apdorojimo metodas, kurio metu plokštelė pjaunama dviem etapais peiliu su V formos briauna pusiau nupjautame krašte. Pjovimo metu atliekamas ir nuožulninimas. Todėl galima pasiekti didelį formos stiprumą ir aukštos kokybės apdirbimą.
▲ Mechaninis ašmenų pjovimas – nuožulnus pjovimas | Vaizdo šaltinio tinklas
Lazerinis pjovimas
Lazerinis pjovimas yra bekontakčio plokštelių pjovimo technologija, kurios metu fokusuotu lazerio spinduliu atskiriami atskiri lustai nuo puslaidininkinių plokštelių. Didelės energijos lazerio spindulys sufokusuojamas į plokštelės paviršių ir išgarina arba pašalina medžiagą išilgai iš anksto nustatytos pjovimo linijos abliacijos arba terminio skaidymo procesais.
▲ Lazerinio pjovimo schema | Vaizdo šaltinis: KLA CHINA
Šiuo metu plačiai naudojami lazerių tipai yra ultravioletiniai lazeriai, infraraudonieji lazeriai ir femtosekundiniai lazeriai. Tarp jų ultravioletiniai lazeriai dažnai naudojami tiksliam šaltajam šalinimui dėl didelės fotonų energijos, o karščio paveikta zona yra itin maža, todėl galima veiksmingai sumažinti terminio pažeidimo riziką plokštelei ir ją supantiems lustams. Infraraudonieji lazeriai geriau tinka storesnėms plokštelėms, nes jie gali giliai įsiskverbti į medžiagą. Femtosekundiniai lazeriai pasiekia didelį tikslumą ir efektyvų medžiagos pašalinimą beveik nežymiai perduodant šilumą per itin trumpus šviesos impulsus.
Lazerinis pjovimas turi didelių pranašumų, palyginti su tradiciniu pjovimu peiliu. Pirma, kadangi lazerinis pjovimas yra bekontaktis procesas, jam nereikia fizinio slėgio ant plokštelės, todėl sumažėja mechaninio pjovimo metu pasitaikančios fragmentacijos ir įtrūkimų problemos. Dėl šios savybės lazerinis pjovimas ypač tinka trapių arba itin plonų plokštelių, ypač sudėtingų struktūrų arba smulkių detalių, apdorojimui.
▲ Lazerinio pjovimo schema | Vaizdo šaltinio tinklas
Be to, didelis lazerinio pjovimo tikslumas ir preciziškumas leidžia sufokusuoti lazerio spindulį į itin mažą taško dydį, palaikyti sudėtingus pjovimo raštus ir pasiekti minimalų atstumą tarp lustų. Ši savybė ypač svarbi pažangiems puslaidininkiniams įtaisams, kurių matmenys mažėja.
Tačiau lazerinis pjovimas taip pat turi tam tikrų apribojimų. Palyginti su pjovimu peiliu, jis yra lėtesnis ir brangesnis, ypač didelio masto gamyboje. Be to, tinkamo lazerio tipo pasirinkimas ir parametrų optimizavimas, siekiant užtikrinti efektyvų medžiagos pašalinimą ir minimalią karščio paveiktą zoną, gali būti sudėtingas tam tikroms medžiagoms ir storiams.
Lazerinis abliacijos pjovimas
Lazerinės abliacijos pjovimo metu lazerio spindulys tiksliai sufokusuojamas į nurodytą plokštelės paviršiaus vietą, o lazerio energija nukreipiama pagal iš anksto nustatytą pjovimo modelį, palaipsniui pjaunant plokštelę iki dugno. Priklausomai nuo pjovimo reikalavimų, ši operacija atliekama naudojant impulsinį arba nuolatinės bangos lazerį. Siekiant išvengti plokštelės pažeidimų dėl per didelio lazerio įkaitimo, naudojamas aušinimo vanduo, kuris atvėsina ir apsaugo plokštelę nuo terminių pažeidimų. Tuo pačiu metu aušinimo vanduo taip pat gali efektyviai pašalinti pjovimo proceso metu susidariusias daleles, užkirsti kelią užteršimui ir užtikrinti pjovimo kokybę.
Lazerinis nematomas pjovimas
Lazeris taip pat gali būti sufokusuotas taip, kad šiluma būtų perduodama į pagrindinę plokštelės dalį – šis metodas vadinamas „nematomu lazeriniu pjovimu“. Taikant šį metodą, lazerio skleidžiama šiluma sukuria tarpus įbrėžimo juostose. Šios susilpnintos sritys pasiekia panašų įsiskverbimo efektą, lūždamos, kai plokštelė tempiama.
▲ Pagrindinis lazerinio nematomo pjovimo procesas
Nematomo pjovimo procesas yra vidinės absorbcijos lazerio procesas, o ne lazerinė abliacija, kai lazeris sugeriamas paviršiuje. Nematomo pjovimo metu naudojama lazerio spindulio energija, kurios bangos ilgis yra pusiau skaidrus plokštelės pagrindo medžiagai. Procesas yra suskirstytas į du pagrindinius etapus: vienas yra lazeriu pagrįstas procesas, o kitas – mechaninio atskyrimo procesas.
▲Lazerio spindulys sukuria perforaciją po plokštelės paviršiumi, o priekinė ir galinė pusės nepažeidžiamos | Vaizdo šaltinio tinklas
Pirmajame etape, lazerio spinduliui skenuojant plokštelę, jis sufokusuoja konkretų tašką plokštelės viduje, suformuodamas įtrūkimo tašką. Spindulio energija sukelia įtrūkimų seriją, kuri dar nėra išplitusi per visą plokštelės storį iki viršutinio ir apatinio paviršių.
▲ 100 μm storio silicio plokštelių, pjaustytų peilio metodu ir lazeriu nematomu pjovimo metodu, palyginimas | Vaizdo šaltinio tinklas
Antrajame etape plokštelės apačioje esanti mikroschemų juosta fiziškai išplečiama, todėl plokštelės viduje esančiuose įtrūkimuose, kurie atsiranda lazerinio apdorojimo metu pirmame etape, atsiranda tempimo įtempis. Dėl šio įtempio įtrūkimai vertikaliai tęsiasi iki viršutinio ir apatinio plokštelės paviršių, o tada plokštelė išilgai šių pjovimo taškų atsiskiria į lustus. Nematomo pjovimo metu dažniausiai naudojamas pusiau pjovimas arba apatinės pusės pjovimas, siekiant palengvinti plokštelių atskyrimą į lustus arba drožles.
Pagrindiniai nematomo lazerinio pjovimo pranašumai, palyginti su lazerine abliacija:
• Nereikia aušinimo skysčio
• Nesusidaro šiukšlių
• Nėra karščio paveiktų zonų, kurios galėtų pažeisti jautrias grandines
Plazminis pjovimas
Plazminis pjovimas (dar žinomas kaip plazminis ėsdinimas arba sausas ėsdinimas) yra pažangi plokštelių pjovimo technologija, kuri naudoja reaktyvųjį jonų ėsdinimą (RIE) arba gilųjį reaktyvųjį jonų ėsdinimą (DRIE), kad atskirtų atskirus lustus nuo puslaidininkinių plokštelių. Ši technologija pjovimą atlieka chemiškai pašalindama medžiagą išilgai iš anksto nustatytų pjovimo linijų, naudodama plazmą.
Plazminio pjovimo proceso metu puslaidininkinė plokštelė dedama į vakuuminę kamerą, į ją įleidžiamas kontroliuojamas reaktyviųjų dujų mišinys ir, veikiant elektriniam laukui, sukuriama plazma, kurioje yra didelė reaktyviųjų jonų ir radikalų koncentracija. Šios reaktyviosios medžiagos sąveikauja su plokštelės medžiaga ir selektyviai pašalina ją išilgai įbrėžimo linijos cheminės reakcijos ir fizinio dulkinimo būdu.
Pagrindinis plazminio pjovimo privalumas yra tas, kad jis sumažina mechaninį įtempimą plokštelėje ir lustoje bei sumažina galimą fizinio kontakto sukeltą žalą. Tačiau šis procesas yra sudėtingesnis ir užima daugiau laiko nei kiti metodai, ypač kai dirbama su storesnėmis plokštelėmis arba medžiagomis, pasižyminčiomis dideliu atsparumu ėsdinimui, todėl jo taikymas masinėje gamyboje yra ribotas.
▲ Vaizdo šaltinio tinklas
Puslaidininkių gamyboje plokštelių pjovimo metodą reikia pasirinkti atsižvelgiant į daugelį veiksnių, įskaitant plokštelių medžiagos savybes, lustų dydį ir geometriją, reikiamą tikslumą ir preciziškumą, bendras gamybos sąnaudas ir efektyvumą.
Įrašo laikas: 2024 m. rugsėjo 20 d.