NapolitanăTăierea este una dintre verigile importante în producția de semiconductori de putere. Această etapă este concepută pentru a separa cu precizie circuitele integrate individuale sau cipurile de napolitanele semiconductoare.
Cheia pentrunapolitanătăierea este de a putea separa așchiile individuale, asigurându-se în același timp că structurile și circuitele delicate încorporate înnapolitanănu sunt deteriorate. Succesul sau eșecul procesului de tăiere nu afectează doar calitatea separării și randamentul așchiei, ci este direct legat și de eficiența întregului proces de producție.
▲Trei tipuri comune de tăiere a napolitanelor | Sursa: KLA CHINA
În prezent, comunulnapolitanăProcesele de tăiere se împart în:
Tăiere cu lamă: cost redus, de obicei folosită pentru tăiere mai groasănapolitane
Tăiere cu laser: cost ridicat, utilizată de obicei pentru napolitane cu o grosime mai mare de 30 μm
Tăiere cu plasmă: cost ridicat, mai multe restricții, utilizată de obicei pentru napolitane cu o grosime mai mică de 30 μm
Tăiere mecanică cu lamă
Tăierea cu lamă este un proces de tăiere de-a lungul liniei de trasare cu ajutorul unui disc abraziv (lamă) rotativ de mare viteză. Lama este de obicei fabricată dintr-un material abraziv sau ultra-subțire cu diamant, potrivit pentru felierea sau canelarea napolitanelor de siliciu. Cu toate acestea, ca metodă mecanică de tăiere, tăierea cu lamă se bazează pe îndepărtarea fizică a materialului, ceea ce poate duce cu ușurință la ciobirea sau crăparea marginii cipului, afectând astfel calitatea produsului și reducând randamentul.
Calitatea produsului final obținut prin procesul de tăiere mecanică este afectată de mai mulți parametri, inclusiv viteza de tăiere, grosimea lamei, diametrul lamei și viteza de rotație a lamei.
Tăierea completă este cea mai elementară metodă de tăiere cu lamă, care taie complet piesa de prelucrat prin tăierea la un material fix (cum ar fi o bandă de feliere).
▲ Tăiere mecanică cu lamă - tăiere completă | Rețea sursă imagine
Semi-tăierea este o metodă de prelucrare care produce un canal prin tăierea la mijlocul piesei de prelucrat. Prin efectuarea continuă a procesului de canelare, se pot produce vârfuri în formă de pieptene și ac.
▲ Tăiere mecanică cu lamă - tăiere pe jumătate | Rețea sursă imagine
Tăierea dublă este o metodă de prelucrare care utilizează un ferăstrău dublu cu două axe principale pentru a efectua tăieri complete sau semi-reductoare pe două linii de producție în același timp. Ferăstrăul dublu are două axe principale. Prin acest proces se poate obține un randament ridicat.
▲ Tăiere mecanică cu lamă - tăiere dublă | Rețea sursă imagine
Tăierea în trepte folosește un ferăstrău dublu cu două axe pentru a efectua tăieturi complete și semi-tăieri în două etape. Se utilizează lame optimizate pentru tăierea stratului de cablare de pe suprafața plachetei și lame optimizate pentru monocristalul de siliciu rămas, pentru a obține o procesare de înaltă calitate.
▲ Tăiere mecanică cu lamă – tăiere în trepte | Rețea sursă imagine
Tăierea în bizot este o metodă de prelucrare care utilizează o lamă cu o muchie în formă de V pe marginea semi-tăiată pentru a tăia placheta în două etape în timpul procesului de tăiere în etape. Procesul de teşire se efectuează în timpul procesului de tăiere. Prin urmare, se poate obține o rezistență ridicată a matriței și o prelucrare de înaltă calitate.
▲ Tăiere mecanică cu lamă – tăiere înclinată | Rețea sursă imagine
Tăiere cu laser
Tăierea cu laser este o tehnologie de tăiere a plachetelor fără contact care utilizează un fascicul laser focalizat pentru a separa cipurile individuale de plachetele semiconductoare. Fasciculul laser de înaltă energie este focalizat pe suprafața plachetei și evaporă sau îndepărtează materialul de-a lungul liniei de tăiere predeterminate prin procese de ablație sau descompunere termică.
▲ Diagramă de tăiere cu laser | Sursa imaginii: KLA CHINA
Tipurile de lasere utilizate pe scară largă în prezent includ laserele ultraviolete, laserele cu infraroșu și laserele femtosecunde. Printre acestea, laserele ultraviolete sunt adesea utilizate pentru ablație la rece precisă datorită energiei lor fotonice ridicate, iar zona afectată de căldură este extrem de mică, ceea ce poate reduce eficient riscul de deteriorare termică a napolitanei și a cipurilor din jur. Laserele cu infraroșu sunt mai potrivite pentru napolitane mai groase, deoarece pot pătrunde adânc în material. Laserele femtosecunde realizează o îndepărtare a materialului de înaltă precizie și eficiență, cu un transfer de căldură aproape neglijabil, prin impulsuri de lumină ultrascurte.
Tăierea cu laser are avantaje semnificative față de tăierea tradițională cu lamă. În primul rând, fiind un proces fără contact, tăierea cu laser nu necesită presiune fizică asupra napolitanei, reducând problemele de fragmentare și fisurare frecvente în tăierea mecanică. Această caracteristică face ca tăierea cu laser să fie deosebit de potrivită pentru procesarea napolitanelor fragile sau ultra-subțiri, în special a celor cu structuri complexe sau caracteristici fine.
▲ Diagramă de tăiere cu laser | Rețea sursă imagine
În plus, precizia și acuratețea ridicate ale tăierii cu laser permit focalizarea fasciculului laser la o dimensiune extrem de mică a punctului, suportă modele complexe de tăiere și realizează separarea distanței minime dintre cipuri. Această caracteristică este deosebit de importantă pentru dispozitivele semiconductoare avansate cu dimensiuni din ce în ce mai mici.
Totuși, tăierea cu laser are și unele limitări. Comparativ cu tăierea cu lamă, este mai lentă și mai scumpă, în special în producția la scară largă. În plus, alegerea tipului potrivit de laser și optimizarea parametrilor pentru a asigura îndepărtarea eficientă a materialului și o zonă minimă afectată termic pot fi dificile pentru anumite materiale și grosimi.
Tăiere prin ablație laser
În timpul tăierii prin ablație laser, fasciculul laser este focalizat cu precizie într-o locație specificată pe suprafața plachetei, iar energia laser este ghidată conform unui model de tăiere predeterminat, tăind treptat placheta până la bază. În funcție de cerințele de tăiere, această operațiune se efectuează utilizând un laser pulsat sau un laser cu undă continuă. Pentru a preveni deteriorarea plachetei din cauza încălzirii locale excesive a laserului, se utilizează apă de răcire pentru a răci și a proteja placheta de deteriorarea termică. În același timp, apa de răcire poate, de asemenea, să îndepărteze eficient particulele generate în timpul procesului de tăiere, să prevină contaminarea și să asigure calitatea tăierii.
Tăiere invizibilă cu laser
Laserul poate fi, de asemenea, focalizat pentru a transfera căldură în corpul principal al plachetei, o metodă numită „tăiere cu laser invizibilă”. Pentru această metodă, căldura de la laser creează goluri în benzile de trasare. Aceste zone slăbite obțin apoi un efect de penetrare similar prin ruperea atunci când placheta este întinsă.
▲Procesul principal de tăiere invizibilă cu laser
Procesul de tăiere invizibilă este un proces laser cu absorbție internă, mai degrabă decât ablația cu laser, unde laserul este absorbit la suprafață. În cazul tăierii invizibile, se utilizează energia fasciculului laser cu o lungime de undă semitransparentă față de materialul substratului plachetei. Procesul este împărțit în două etape principale, una este un proces bazat pe laser, iar cealaltă este un proces de separare mecanică.
▲Fasciculul laser creează o perforație sub suprafața plachetei, iar părțile frontale și posterioare nu sunt afectate | Rețeaua sursă imagine
În prima etapă, pe măsură ce fasciculul laser scanează placheta, acesta se focalizează pe un punct specific din interiorul plachetei, formând un punct de fisurare în interior. Energia fasciculului provoacă formarea unei serii de fisuri în interior, care nu s-au extins încă pe întreaga grosime a plachetei până la suprafețele superioare și inferioare.
▲Comparație între napolitane de siliciu cu grosimea de 100 μm tăiate prin metoda cu lamă și metoda de tăiere invizibilă cu laser | Rețea de surse de imagini
În a doua etapă, banda de cip din partea inferioară a plachetei este extinsă fizic, ceea ce provoacă tensiune de tracțiune în fisurile din interiorul plachetei, care sunt induse în procesul laser în prima etapă. Această tensiune face ca fisurile să se extindă vertical către suprafețele superioare și inferioare ale plachetei, apoi să separe placheta în cipuri de-a lungul acestor puncte de tăiere. În tăierea invizibilă, tăierea pe jumătate sau tăierea pe jumătate din partea inferioară este de obicei utilizată pentru a facilita separarea plachetelor în cipuri sau fragmente.
Avantajele cheie ale tăierii cu laser invizibile față de ablația cu laser:
• Nu necesită lichid de răcire
• Nu se generează resturi
• Fără zone afectate termic care ar putea deteriora circuitele sensibile
Tăiere cu plasmă
Tăierea cu plasmă (cunoscută și sub denumirea de gravare cu plasmă sau gravare uscată) este o tehnologie avansată de tăiere a plachetelor care utilizează gravarea cu ioni reactivi (RIE) sau gravarea cu ioni reactivi profundi (DRIE) pentru a separa cipurile individuale de plachetele semiconductoare. Tehnologia realizează tăierea prin îndepărtarea chimică a materialului de-a lungul unor linii de tăiere predeterminate folosind plasma.
În timpul procesului de tăiere cu plasmă, placheta semiconductoare este plasată într-o cameră de vid, în care este introdus un amestec controlat de gaze reactive și se aplică un câmp electric pentru a genera o plasmă care conține o concentrație mare de ioni reactivi și radicali. Aceste specii reactive interacționează cu materialul plachetei și îndepărtează selectiv materialul de-a lungul liniei de trasare printr-o combinație de reacție chimică și pulverizare fizică.
Principalul avantaj al tăierii cu plasmă este acela că reduce stresul mecanic asupra plachetei și cipului și reduce potențialele daune cauzate de contactul fizic. Cu toate acestea, acest proces este mai complex și consumator de timp decât alte metode, în special atunci când se lucrează cu plachete mai groase sau materiale cu rezistență ridicată la corodare, astfel încât aplicarea sa în producția de masă este limitată.
▲Rețea sursă imagine
În fabricarea semiconductorilor, metoda de tăiere a plachetelor trebuie selectată pe baza mai multor factori, inclusiv proprietățile materialului plachetei, dimensiunea și geometria cipului, precizia și acuratețea necesare, precum și costul și eficiența generală a producției.
Data publicării: 20 septembrie 2024