वेफरपॉवर सेमीकंडक्टर उत्पादनातील कटिंग हा एक महत्त्वाचा दुवा आहे. हे पाऊल सेमीकंडक्टर वेफर्समधून वैयक्तिक एकात्मिक सर्किट्स किंवा चिप्स अचूकपणे वेगळे करण्यासाठी डिझाइन केले आहे.
चावीवेफरकटिंग म्हणजे वैयक्तिक चिप्स वेगळे करणे आणि नाजूक संरचना आणि सर्किट्स एम्बेड केलेले असणे सुनिश्चित करणे.वेफरनुकसान झालेले नाही. कटिंग प्रक्रियेचे यश किंवा अपयश केवळ चिपच्या पृथक्करण गुणवत्तेवर आणि उत्पन्नावर परिणाम करत नाही तर संपूर्ण उत्पादन प्रक्रियेच्या कार्यक्षमतेशी देखील थेट संबंधित आहे.
▲वेफर कटिंगचे तीन सामान्य प्रकार | स्रोत: केएलए चीन
सध्या, सामान्यवेफरकटिंग प्रक्रिया विभागल्या आहेत:
ब्लेड कटिंग: कमी खर्च, सहसा जाड कापण्यासाठी वापरले जातेवेफर्स
लेसर कटिंग: जास्त किंमत, सहसा 30μm पेक्षा जास्त जाडी असलेल्या वेफर्ससाठी वापरली जाते.
प्लाझ्मा कटिंग: जास्त किंमत, अधिक निर्बंध, सामान्यतः 30μm पेक्षा कमी जाडी असलेल्या वेफर्ससाठी वापरले जाते.
यांत्रिक ब्लेड कटिंग
ब्लेड कटिंग ही हाय-स्पीड रोटेटिंग ग्राइंडिंग डिस्क (ब्लेड) द्वारे स्क्राइब लाईनच्या बाजूने कापण्याची प्रक्रिया आहे. ब्लेड सामान्यतः अॅब्रेसिव्ह किंवा अल्ट्रा-थिन डायमंड मटेरियलपासून बनलेले असते, जे सिलिकॉन वेफर्सवर स्लाइसिंग किंवा ग्रूव्हिंगसाठी योग्य असते. तथापि, यांत्रिक कटिंग पद्धत म्हणून, ब्लेड कटिंग भौतिक सामग्री काढून टाकण्यावर अवलंबून असते, ज्यामुळे चिपच्या काठावर सहजपणे चिपिंग किंवा क्रॅकिंग होऊ शकते, त्यामुळे उत्पादनाच्या गुणवत्तेवर परिणाम होतो आणि उत्पन्न कमी होते.
यांत्रिक करवतीच्या प्रक्रियेद्वारे उत्पादित केलेल्या अंतिम उत्पादनाची गुणवत्ता कटिंग गती, ब्लेडची जाडी, ब्लेडचा व्यास आणि ब्लेडच्या फिरण्याच्या गतीसह अनेक पॅरामीटर्समुळे प्रभावित होते.
फुल कट ही सर्वात मूलभूत ब्लेड कटिंग पद्धत आहे, जी एका निश्चित मटेरियलवर (जसे की स्लाइसिंग टेप) कापून वर्कपीस पूर्णपणे कापते.
▲ मेकॅनिकल ब्लेड कटिंग-फुल कट | इमेज सोर्स नेटवर्क
हाफ कट ही एक प्रक्रिया पद्धत आहे जी वर्कपीसच्या मध्यभागी कापून एक खोबणी तयार करते. सतत खोबणी प्रक्रिया करून, कंगवा आणि सुईच्या आकाराचे बिंदू तयार करता येतात.
▲ मेकॅनिकल ब्लेड कटिंग-हाफ कट | प्रतिमा स्रोत नेटवर्क
डबल कट ही एक प्रक्रिया पद्धत आहे जी दोन स्पिंडलसह डबल स्लाइसिंग सॉ वापरते जेणेकरून एकाच वेळी दोन उत्पादन लाईन्सवर पूर्ण किंवा अर्धा कट करता येईल. डबल स्लाइसिंग सॉमध्ये दोन स्पिंडल अक्ष असतात. या प्रक्रियेद्वारे उच्च थ्रूपुट प्राप्त करता येते.
▲ मेकॅनिकल ब्लेड कटिंग-डबल कट | प्रतिमा स्रोत नेटवर्क
स्टेप कटमध्ये दोन टप्प्यात पूर्ण आणि अर्धा कट करण्यासाठी दोन स्पिंडलसह डबल स्लाइसिंग सॉ वापरला जातो. उच्च-गुणवत्तेची प्रक्रिया साध्य करण्यासाठी वेफरच्या पृष्ठभागावरील वायरिंग थर कापण्यासाठी अनुकूलित ब्लेड आणि उर्वरित सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टलसाठी अनुकूलित ब्लेड वापरा.
▲ मेकॅनिकल ब्लेड कटिंग - स्टेप कटिंग | प्रतिमा स्रोत नेटवर्क
बेव्हल कटिंग ही एक प्रक्रिया पद्धत आहे जी स्टेप कटिंग प्रक्रियेदरम्यान वेफर दोन टप्प्यात कापण्यासाठी अर्ध्या-कट काठावर V-आकाराच्या धार असलेल्या ब्लेडचा वापर करते. कटिंग प्रक्रियेदरम्यान चेम्फरिंग प्रक्रिया केली जाते. त्यामुळे, उच्च साच्याची ताकद आणि उच्च-गुणवत्तेची प्रक्रिया साध्य करता येते.
▲ मेकॅनिकल ब्लेड कटिंग - बेव्हल कटिंग | प्रतिमा स्रोत नेटवर्क
लेसर कटिंग
लेसर कटिंग ही एक संपर्क नसलेली वेफर कटिंग तंत्रज्ञान आहे जी सेमीकंडक्टर वेफर्सपासून वैयक्तिक चिप्स वेगळे करण्यासाठी केंद्रित लेसर बीम वापरते. उच्च-ऊर्जा लेसर बीम वेफरच्या पृष्ठभागावर केंद्रित असतो आणि पृथक्करण किंवा थर्मल विघटन प्रक्रियेद्वारे पूर्वनिर्धारित कटिंग लाइनसह सामग्रीचे बाष्पीभवन करतो किंवा काढून टाकतो.
▲ लेसर कटिंग आकृती | प्रतिमा स्रोत: KLA CHINA
सध्या मोठ्या प्रमाणात वापरल्या जाणाऱ्या लेसरच्या प्रकारांमध्ये अल्ट्राव्हायोलेट लेसर, इन्फ्रारेड लेसर आणि फेमटोसेकंद लेसर यांचा समावेश आहे. त्यापैकी, अल्ट्राव्हायोलेट लेसर बहुतेकदा त्यांच्या उच्च फोटॉन उर्जेमुळे अचूक थंड पृथक्करणासाठी वापरले जातात आणि उष्णता-प्रभावित झोन अत्यंत लहान असतो, ज्यामुळे वेफर आणि त्याच्या सभोवतालच्या चिप्सना थर्मल नुकसान होण्याचा धोका प्रभावीपणे कमी होतो. जाड वेफरसाठी इन्फ्रारेड लेसर अधिक योग्य आहेत कारण ते मटेरियलमध्ये खोलवर प्रवेश करू शकतात. फेमटोसेकंद लेसर अल्ट्राशॉर्ट लाइट पल्सद्वारे जवळजवळ नगण्य उष्णता हस्तांतरणासह उच्च-परिशुद्धता आणि कार्यक्षम मटेरियल काढून टाकतात.
पारंपारिक ब्लेड कटिंगपेक्षा लेसर कटिंगचे लक्षणीय फायदे आहेत. प्रथम, संपर्क नसलेली प्रक्रिया म्हणून, लेसर कटिंगला वेफरवर भौतिक दबावाची आवश्यकता नसते, ज्यामुळे यांत्रिक कटिंगमध्ये सामान्यतः विखंडन आणि क्रॅकिंग समस्या कमी होतात. हे वैशिष्ट्य लेसर कटिंगला विशेषतः नाजूक किंवा अति-पातळ वेफरवर प्रक्रिया करण्यासाठी योग्य बनवते, विशेषतः जटिल संरचना किंवा बारीक वैशिष्ट्यांसह.
▲ लेसर कटिंग आकृती | प्रतिमा स्रोत नेटवर्क
याव्यतिरिक्त, लेसर कटिंगची उच्च अचूकता आणि अचूकता लेसर बीमला अत्यंत लहान स्पॉट आकारात केंद्रित करण्यास, जटिल कटिंग पॅटर्नना समर्थन देण्यास आणि चिप्समधील किमान अंतर वेगळे करण्यास सक्षम करते. हे वैशिष्ट्य विशेषतः कमी आकाराच्या प्रगत सेमीकंडक्टर उपकरणांसाठी महत्वाचे आहे.
तथापि, लेसर कटिंगलाही काही मर्यादा आहेत. ब्लेड कटिंगच्या तुलनेत, ते हळू आणि अधिक महाग आहे, विशेषतः मोठ्या प्रमाणात उत्पादनात. याव्यतिरिक्त, योग्य लेसर प्रकार निवडणे आणि कार्यक्षम सामग्री काढून टाकणे आणि किमान उष्णता-प्रभावित क्षेत्र सुनिश्चित करण्यासाठी पॅरामीटर्स ऑप्टिमाइझ करणे हे काही विशिष्ट सामग्री आणि जाडीसाठी आव्हानात्मक असू शकते.
लेसर अॅब्लेशन कटिंग
लेसर अॅब्लेशन कटिंग दरम्यान, लेसर बीम वेफरच्या पृष्ठभागावरील एका विशिष्ट स्थानावर अचूकपणे केंद्रित केला जातो आणि लेसर ऊर्जा पूर्वनिर्धारित कटिंग पॅटर्ननुसार निर्देशित केली जाते, हळूहळू वेफरमधून तळाशी कापली जाते. कटिंग आवश्यकतांवर अवलंबून, हे ऑपरेशन स्पंदित लेसर किंवा सतत वेव्ह लेसर वापरून केले जाते. लेसरच्या जास्त स्थानिक गरमीमुळे वेफरला होणारे नुकसान टाळण्यासाठी, थंड पाण्याचा वापर थंड करण्यासाठी आणि वेफरला थर्मल नुकसानापासून वाचवण्यासाठी केला जातो. त्याच वेळी, थंड पाणी कटिंग प्रक्रियेदरम्यान निर्माण होणारे कण प्रभावीपणे काढून टाकू शकते, दूषित होण्यास प्रतिबंध करू शकते आणि कटिंगची गुणवत्ता सुनिश्चित करू शकते.
लेसर अदृश्य कटिंग
वेफरच्या मुख्य भागात उष्णता हस्तांतरित करण्यासाठी लेसर देखील केंद्रित केला जाऊ शकतो, ही पद्धत "अदृश्य लेसर कटिंग" म्हणतात. या पद्धतीसाठी, लेसरमधून येणारी उष्णता स्क्राइब लेनमध्ये अंतर निर्माण करते. वेफर ताणल्यावर हे कमकुवत भाग तुटून समान प्रवेश प्रभाव प्राप्त करतात.
▲लेसर अदृश्य कटिंगची मुख्य प्रक्रिया
अदृश्य कटिंग प्रक्रिया ही लेसर अॅब्लेशनऐवजी अंतर्गत शोषण लेसर प्रक्रिया आहे जिथे लेसर पृष्ठभागावर शोषले जाते. अदृश्य कटिंगमध्ये, वेफर सब्सट्रेट मटेरियलला अर्ध-पारदर्शक तरंगलांबी असलेली लेसर बीम ऊर्जा वापरली जाते. ही प्रक्रिया दोन मुख्य टप्प्यांमध्ये विभागली गेली आहे, एक लेसर-आधारित प्रक्रिया आहे आणि दुसरी यांत्रिक पृथक्करण प्रक्रिया आहे.
▲लेसर बीम वेफर पृष्ठभागाखाली एक छिद्र निर्माण करतो आणि पुढील आणि मागील बाजू प्रभावित होत नाहीत | प्रतिमा स्रोत नेटवर्क
पहिल्या टप्प्यात, लेसर बीम वेफर स्कॅन करत असताना, लेसर बीम वेफरच्या आत एका विशिष्ट बिंदूवर लक्ष केंद्रित करतो, ज्यामुळे आत एक क्रॅकिंग पॉइंट तयार होतो. बीम एनर्जीमुळे आत क्रॅकची मालिका तयार होते, जी अद्याप वेफरच्या संपूर्ण जाडीतून वरच्या आणि खालच्या पृष्ठभागावर पसरलेली नाही.
▲ब्लेड पद्धतीने कापलेल्या १००μm जाडीच्या सिलिकॉन वेफर्सची आणि लेसर अदृश्य कटिंग पद्धतीची तुलना | प्रतिमा स्रोत नेटवर्क
दुसऱ्या टप्प्यात, वेफरच्या तळाशी असलेली चिप टेप भौतिकरित्या वाढवली जाते, ज्यामुळे वेफरच्या आतील क्रॅकमध्ये तन्य ताण निर्माण होतो, जो पहिल्या टप्प्यात लेसर प्रक्रियेत प्रेरित होतो. या ताणामुळे वेफरच्या वरच्या आणि खालच्या पृष्ठभागावर उभ्या क्रॅक पसरतात आणि नंतर या कटिंग पॉइंट्ससह वेफरला चिप्समध्ये वेगळे करतात. अदृश्य कटिंगमध्ये, वेफरचे चिप्स किंवा चिप्समध्ये वेगळे करणे सुलभ करण्यासाठी सामान्यतः अर्ध-कटिंग किंवा तळाशी-बाजूचे अर्ध-कटिंग वापरले जाते.
लेसर अॅब्लेशनपेक्षा अदृश्य लेसर कटिंगचे प्रमुख फायदे:
• शीतलक आवश्यक नाही
• कोणताही कचरा निर्माण होत नाही.
• संवेदनशील सर्किट्सना नुकसान पोहोचवू शकणारे कोणतेही उष्णता-प्रभावित क्षेत्र नाहीत.
प्लाझ्मा कटिंग
प्लाझ्मा कटिंग (ज्याला प्लाझ्मा एचिंग किंवा ड्राय एचिंग असेही म्हणतात) ही एक प्रगत वेफर कटिंग तंत्रज्ञान आहे जी सेमीकंडक्टर वेफर्सपासून वैयक्तिक चिप्स वेगळे करण्यासाठी रिअॅक्टिव्ह आयन एचिंग (RIE) किंवा डीप रिअॅक्टिव्ह आयन एचिंग (DRIE) वापरते. प्लाझ्मा वापरून पूर्वनिर्धारित कटिंग लाईन्ससह सामग्री रासायनिकरित्या काढून टाकून हे तंत्रज्ञान कटिंग साध्य करते.
प्लाझ्मा कटिंग प्रक्रियेदरम्यान, सेमीकंडक्टर वेफर एका व्हॅक्यूम चेंबरमध्ये ठेवला जातो, चेंबरमध्ये एक नियंत्रित रिऍक्टिव्ह गॅस मिश्रण आणले जाते आणि रिऍक्टिव्ह आयन आणि रॅडिकल्सची उच्च सांद्रता असलेला प्लाझ्मा तयार करण्यासाठी विद्युत क्षेत्र लागू केले जाते. या रिऍक्टिव्ह प्रजाती वेफर मटेरियलशी संवाद साधतात आणि रासायनिक अभिक्रिया आणि भौतिक स्पटरिंगच्या संयोजनाद्वारे स्क्राइब लाइनसह वेफर मटेरियल निवडकपणे काढून टाकतात.
प्लाझ्मा कटिंगचा मुख्य फायदा असा आहे की ते वेफर आणि चिपवरील यांत्रिक ताण कमी करते आणि शारीरिक संपर्कामुळे होणारे संभाव्य नुकसान कमी करते. तथापि, ही प्रक्रिया इतर पद्धतींपेक्षा अधिक जटिल आणि वेळखाऊ आहे, विशेषत: जाड वेफर्स किंवा उच्च एचिंग प्रतिरोधक सामग्रीसह व्यवहार करताना, त्यामुळे मोठ्या प्रमाणात उत्पादनात त्याचा वापर मर्यादित आहे.
▲प्रतिमा स्रोत नेटवर्क
सेमीकंडक्टर मॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये, वेफर कटिंग पद्धत अनेक घटकांच्या आधारे निवडली पाहिजे, ज्यामध्ये वेफर मटेरियल गुणधर्म, चिप आकार आणि भूमिती, आवश्यक अचूकता आणि अचूकता आणि एकूण उत्पादन खर्च आणि कार्यक्षमता यांचा समावेश आहे.
पोस्ट वेळ: सप्टेंबर-२०-२०२४