BolachaO corte é um dos elos importantes na produção de semicondutores de potência. Esta etapa visa separar com precisão circuitos integrados ou chips individuais de wafers semicondutores.
A chave parabolachao corte é ser capaz de separar os chips individuais, garantindo ao mesmo tempo que as delicadas estruturas e circuitos incorporados nobolachanão sejam danificados. O sucesso ou fracasso do processo de corte não afeta apenas a qualidade da separação e o rendimento do cavaco, mas também está diretamente relacionado à eficiência de todo o processo de produção.
▲Três tipos comuns de corte de wafer | Fonte: KLA CHINA
Atualmente, o comumbolachaos processos de corte são divididos em:
Corte de lâmina: baixo custo, geralmente usado para espessuras maioresbolachas
Corte a laser: alto custo, geralmente usado para wafers com espessura superior a 30μm
Corte de plasma: alto custo, mais restrições, geralmente usado para wafers com espessura menor que 30μm
Corte de lâmina mecânica
O corte por lâmina é um processo de corte ao longo da linha de marcação por um disco de retificação rotativo de alta velocidade (lâmina). A lâmina é geralmente feita de material abrasivo ou diamantado ultrafino, adequado para fatiar ou ranhurar wafers de silício. No entanto, como um método de corte mecânico, o corte por lâmina depende da remoção física do material, o que pode facilmente levar ao lascamento ou rachadura da borda do cavaco, afetando a qualidade do produto e reduzindo o rendimento.
A qualidade do produto final produzido pelo processo de serragem mecânica é afetada por vários parâmetros, incluindo velocidade de corte, espessura da lâmina, diâmetro da lâmina e velocidade de rotação da lâmina.
O corte completo é o método de corte de lâmina mais básico, que corta completamente a peça de trabalho cortando um material fixo (como uma fita de corte).
▲ Corte mecânico com lâmina - corte completo | Fonte da imagem da rede
Meio corte é um método de processamento que produz uma ranhura cortando até o meio da peça. Ao executar o processo de ranhuramento continuamente, é possível produzir pontas em formato de pente e agulha.
▲ Corte de lâmina mecânica - meio corte | Fonte da imagem da rede
O corte duplo é um método de processamento que utiliza uma serra de corte duplo com dois fusos para realizar cortes completos ou parciais em duas linhas de produção simultaneamente. A serra de corte duplo possui dois eixos de fuso. Alto rendimento pode ser alcançado por meio deste processo.
▲ Corte mecânico com lâmina - corte duplo | Fonte da imagem da rede
O corte em etapas utiliza uma serra de corte duplo com dois fusos para realizar cortes completos e parciais em duas etapas. Utiliza lâminas otimizadas para cortar a camada de fiação na superfície do wafer e lâminas otimizadas para o monocristal de silício restante, a fim de obter um processamento de alta qualidade.
▲ Corte mecânico por lâmina – corte em etapas | Rede de fontes de imagem
O corte chanfrado é um método de processamento que utiliza uma lâmina com borda em V na metade do corte para cortar o wafer em duas etapas durante o processo de corte em etapas. O processo de chanfradura é realizado durante o corte. Dessa forma, é possível obter alta resistência do molde e processamento de alta qualidade.
▲ Corte mecânico com lâmina – corte chanfrado | Rede de fontes de imagem
Corte a laser
O corte a laser é uma tecnologia de corte de wafers sem contato que utiliza um feixe de laser focalizado para separar chips individuais de wafers semicondutores. O feixe de laser de alta energia é focalizado na superfície do wafer e evapora ou remove o material ao longo da linha de corte predeterminada por meio de processos de ablação ou decomposição térmica.
▲ Diagrama de corte a laser | Fonte da imagem: KLA CHINA
Os tipos de lasers atualmente amplamente utilizados incluem lasers ultravioleta, lasers infravermelhos e lasers de femtossegundo. Entre eles, os lasers ultravioleta são frequentemente utilizados para ablação a frio precisa devido à sua alta energia de fótons e à zona afetada pelo calor ser extremamente pequena, o que pode reduzir efetivamente o risco de danos térmicos ao wafer e aos chips circundantes. Os lasers infravermelhos são mais adequados para wafers mais espessos, pois podem penetrar profundamente no material. Os lasers de femtossegundo alcançam remoção de material de alta precisão e eficiência, com transferência de calor quase insignificante por meio de pulsos de luz ultracurtos.
O corte a laser apresenta vantagens significativas em relação ao corte tradicional com lâmina. Primeiramente, por ser um processo sem contato, o corte a laser não requer pressão física sobre o wafer, reduzindo os problemas de fragmentação e rachaduras comuns no corte mecânico. Essa característica o torna particularmente adequado para o processamento de wafers frágeis ou ultrafinos, especialmente aqueles com estruturas complexas ou características finas.
▲ Diagrama de corte a laser | Rede de fontes de imagem
Além disso, a alta precisão e exatidão do corte a laser permitem que o feixe de laser seja focado em um ponto de tamanho extremamente pequeno, suporte padrões de corte complexos e obtenha a separação com o espaçamento mínimo entre os chips. Esse recurso é particularmente importante para dispositivos semicondutores avançados com tamanhos reduzidos.
No entanto, o corte a laser também apresenta algumas limitações. Comparado ao corte por lâmina, é mais lento e mais caro, especialmente em produções em larga escala. Além disso, escolher o tipo certo de laser e otimizar os parâmetros para garantir a remoção eficiente do material e a mínima zona afetada pelo calor pode ser desafiador para determinados materiais e espessuras.
Corte por ablação a laser
Durante o corte por ablação a laser, o feixe de laser é focado precisamente em um local específico na superfície do wafer, e a energia do laser é guiada de acordo com um padrão de corte predeterminado, cortando gradualmente o wafer até a base. Dependendo dos requisitos de corte, esta operação é realizada utilizando um laser pulsado ou um laser de onda contínua. Para evitar danos ao wafer devido ao aquecimento local excessivo do laser, utiliza-se água de resfriamento para resfriá-lo e protegê-lo de danos térmicos. Ao mesmo tempo, a água de resfriamento também pode remover eficazmente as partículas geradas durante o processo de corte, prevenindo a contaminação e garantindo a qualidade do corte.
Corte invisível a laser
O laser também pode ser focalizado para transferir calor para o corpo principal do wafer, um método chamado de "corte a laser invisível". Nesse método, o calor do laser cria lacunas nas faixas de marcação. Essas áreas enfraquecidas, então, alcançam um efeito de penetração semelhante, quebrando-se quando o wafer é esticado.
▲Processo principal de corte invisível a laser
O processo de corte invisível é um processo de absorção interna a laser, em vez da ablação a laser, onde o laser é absorvido na superfície. No corte invisível, utiliza-se energia do feixe de laser com comprimento de onda semitransparente ao material do substrato do wafer. O processo é dividido em duas etapas principais: uma é um processo baseado em laser e a outra é um processo de separação mecânica.
▲O feixe de laser cria uma perfuração abaixo da superfície do wafer, e as partes frontal e traseira não são afetadas | Rede de fontes de imagem
Na primeira etapa, à medida que o feixe de laser varre o wafer, ele se concentra em um ponto específico dentro do wafer, formando um ponto de rachadura em seu interior. A energia do feixe causa a formação de uma série de rachaduras internas, que ainda não se estenderam por toda a espessura do wafer até as superfícies superior e inferior.
▲Comparação de wafers de silício de 100 μm de espessura cortados pelo método de lâmina e pelo método de corte invisível a laser | Rede de fontes de imagem
Na segunda etapa, a fita de chip na parte inferior do wafer é expandida fisicamente, o que causa tensão de tração nas fissuras internas do wafer, induzidas pelo processo a laser na primeira etapa. Essa tensão faz com que as fissuras se estendam verticalmente para as superfícies superior e inferior do wafer, separando-o em chips ao longo desses pontos de corte. No corte invisível, o meio-corte ou meio-corte na parte inferior é geralmente usado para facilitar a separação dos wafers em chips ou lascas.
Principais vantagens do corte a laser invisível em relação à ablação a laser:
• Não é necessário refrigerante
• Não há geração de detritos
• Não há zonas afetadas pelo calor que possam danificar circuitos sensíveis
Corte de plasma
O corte a plasma (também conhecido como gravação a plasma ou gravação a seco) é uma tecnologia avançada de corte de wafers que utiliza gravação iônica reativa (RIE) ou gravação iônica reativa profunda (DRIE) para separar chips individuais de wafers semicondutores. A tecnologia realiza o corte por meio da remoção química do material ao longo de linhas de corte pré-determinadas, utilizando plasma.
Durante o processo de corte a plasma, o wafer semicondutor é colocado em uma câmara de vácuo, onde uma mistura controlada de gases reativos é introduzida e um campo elétrico é aplicado para gerar um plasma contendo uma alta concentração de íons e radicais reativos. Essas espécies reativas interagem com o material do wafer e o removem seletivamente ao longo da linha de marcação por meio de uma combinação de reação química e pulverização catódica física.
A principal vantagem do corte a plasma é a redução do estresse mecânico no wafer e no chip, além de minimizar os danos potenciais causados pelo contato físico. No entanto, esse processo é mais complexo e demorado do que outros métodos, especialmente quando se trata de wafers mais espessos ou materiais com alta resistência à corrosão, portanto, sua aplicação na produção em massa é limitada.
▲Rede de fontes de imagens
Na fabricação de semicondutores, o método de corte de wafer precisa ser selecionado com base em muitos fatores, incluindo propriedades do material do wafer, tamanho e geometria do chip, precisão e exatidão necessárias e custo e eficiência geral de produção.
Horário da publicação: 20/09/2024