ВафляРезка является одним из важных звеньев в производстве силовых полупроводников. Этот этап предназначен для точного отделения отдельных интегральных схем или чипов от полупроводниковых пластин.
Ключ квафлярезка заключается в возможности разделения отдельных чипов, обеспечивая при этом сохранение хрупких структур и схем, встроенных ввафляне повреждены. Успешность или неудача процесса резки влияет не только на качество разделения и выход стружки, но и напрямую связана с эффективностью всего производственного процесса.
▲Три распространенных типа резки пластин | Источник: KLA CHINA
В настоящее время общеевафляПроцессы резки делятся на:
Резка лезвием: низкая стоимость, обычно используется для более толстых материаловвафли
Лазерная резка: высокая стоимость, обычно используется для пластин толщиной более 30 мкм.
Плазменная резка: высокая стоимость, больше ограничений, обычно используется для пластин толщиной менее 30 мкм.
Механическая резка лезвием
Резка лезвием представляет собой процесс резки вдоль линии разметки высокоскоростным вращающимся шлифовальным диском (лезвием). Лезвие обычно изготавливается из абразивного или ультратонкого алмазного материала, подходящего для резки или прорезания канавок на кремниевых пластинах. Однако, как механический метод резки, резка лезвием основана на физическом удалении материала, что может легко привести к сколам или трещинам на кромке стружки, тем самым влияя на качество продукции и снижая выход продукции.
На качество конечного продукта, получаемого в результате процесса механической резки, влияют множество параметров, включая скорость резки, толщину лезвия, диаметр лезвия и скорость вращения лезвия.
Полный рез — это самый простой метод резки лезвием, при котором заготовка полностью разрезается путем разрезания на фиксированном материале (например, на режущей ленте).
▲ Механическая резка лезвием - полная резка | Источник изображения - сеть
Half cut — это метод обработки, при котором канавка создается путем резки до середины заготовки. При непрерывном выполнении процесса канавки можно получить гребнеобразные и игольчатые наконечники.
▲ Механическая резка лезвием-полурез | Источник изображения сеть
Двойной рез — это метод обработки, который использует двойную пилу для резки с двумя шпинделями для выполнения полных или половинных резов на двух производственных линиях одновременно. Двойная пила для резки имеет две оси шпинделя. Благодаря этому процессу можно достичь высокой производительности.
▲ Механическая резка лезвием - двойная резка | Источник изображения - сеть
Step cut использует двойную режущую пилу с двумя шпинделями для выполнения полных и половинных разрезов в два этапа. Используйте лезвия, оптимизированные для резки слоя проводки на поверхности пластины, и лезвия, оптимизированные для оставшегося монокристалла кремния, для достижения высококачественной обработки.
▲ Механическая резка лезвием – ступенчатая резка | Источник изображения – сеть
Резка скосов — это метод обработки, при котором используется лезвие с V-образной кромкой на полуобрезанной кромке для резки пластины в два этапа в процессе ступенчатой резки. Процесс снятия фаски выполняется в процессе резки. Таким образом, можно достичь высокой прочности формы и высококачественной обработки.
▲ Механическая резка лезвием – резка под углом | Сеть источников изображений
Лазерная резка
Лазерная резка — это технология бесконтактной резки пластин, которая использует сфокусированный лазерный луч для отделения отдельных чипов от полупроводниковых пластин. Высокоэнергетический лазерный луч фокусируется на поверхности пластины и испаряет или удаляет материал вдоль заданной линии реза посредством процессов абляции или термического разложения.
▲ Схема лазерной резки | Источник изображения: KLA CHINA
В настоящее время широко используются следующие типы лазеров: ультрафиолетовые лазеры, инфракрасные лазеры и фемтосекундные лазеры. Среди них ультрафиолетовые лазеры часто используются для точной холодной абляции из-за их высокой энергии фотонов, а зона теплового воздействия чрезвычайно мала, что может эффективно снизить риск термического повреждения пластины и окружающих ее чипов. Инфракрасные лазеры лучше подходят для более толстых пластин, поскольку они могут глубоко проникать в материал. Фемтосекундные лазеры обеспечивают высокоточное и эффективное удаление материала с почти незначительной передачей тепла через сверхкороткие световые импульсы.
Лазерная резка имеет значительные преимущества перед традиционной резкой лезвием. Во-первых, как бесконтактный процесс, лазерная резка не требует физического давления на пластину, что снижает проблемы фрагментации и растрескивания, распространенные при механической резке. Эта особенность делает лазерную резку особенно подходящей для обработки хрупких или сверхтонких пластин, особенно тех, которые имеют сложную структуру или мелкие детали.
▲ Схема лазерной резки | Источник изображения сети
Кроме того, высокая точность и аккуратность лазерной резки позволяет фокусировать лазерный луч до чрезвычайно малого размера пятна, поддерживать сложные схемы резки и достигать разделения минимального расстояния между чипами. Эта функция особенно важна для современных полупроводниковых приборов с уменьшающимися размерами.
Однако лазерная резка также имеет некоторые ограничения. По сравнению с резкой лезвием она медленнее и дороже, особенно в крупномасштабном производстве. Кроме того, выбор правильного типа лазера и оптимизация параметров для обеспечения эффективного удаления материала и минимальной зоны термического воздействия могут быть сложными для определенных материалов и толщин.
Лазерная абляционная резка
Во время лазерной абляции лазерный луч точно фокусируется на указанном месте на поверхности пластины, а лазерная энергия направляется в соответствии с заданной схемой резки, постепенно прорезая пластину до самого дна. В зависимости от требований к резке эта операция выполняется с помощью импульсного лазера или лазера с непрерывной волной. Чтобы предотвратить повреждение пластины из-за чрезмерного локального нагрева лазера, охлаждающая вода используется для охлаждения и защиты пластины от термического повреждения. В то же время охлаждающая вода может также эффективно удалять частицы, образующиеся в процессе резки, предотвращать загрязнение и обеспечивать качество резки.
Лазерная невидимая резка
Лазер также может быть сфокусирован для передачи тепла в основную часть пластины, метод, называемый «невидимой лазерной резкой». При этом методе тепло от лазера создает зазоры в полосах скрайбирования. Эти ослабленные области затем достигают аналогичного эффекта проникновения, разрываясь при растяжении пластины.
▲Основной процесс лазерной невидимой резки
Невидимый процесс резки — это процесс внутреннего поглощения лазера, а не лазерная абляция, при которой лазер поглощается поверхностью. При невидимой резке используется энергия лазерного луча с длиной волны, которая полупрозрачна для материала подложки пластины. Процесс делится на два основных этапа: один — это процесс на основе лазера, а другой — процесс механического разделения.
▲Лазерный луч создает перфорацию под поверхностью пластины, а передняя и задняя стороны не затрагиваются | Сеть источников изображений
На первом этапе, когда лазерный луч сканирует пластину, лазерный луч фокусируется на определенной точке внутри пластины, образуя внутри точку трещины. Энергия луча вызывает образование внутри ряда трещин, которые еще не распространились по всей толщине пластины до верхней и нижней поверхностей.
▲Сравнение кремниевых пластин толщиной 100 мкм, нарезанных методом лезвия и методом невидимой лазерной резки | Сеть источников изображений
На втором этапе лента чипа в нижней части пластины физически расширяется, что вызывает растягивающее напряжение в трещинах внутри пластины, которые индуцированы в процессе лазерной обработки на первом этапе. Это напряжение заставляет трещины распространяться вертикально к верхней и нижней поверхностям пластины, а затем разделять пластину на чипы вдоль этих точек резки. При невидимой резке обычно используется полурезка или полурезка нижней стороны для облегчения разделения пластин на чипы или стружки.
Основные преимущества невидимой лазерной резки перед лазерной абляцией:
• Охлаждающая жидкость не требуется
• Никакого мусора
• Отсутствие зон теплового воздействия, которые могут повредить чувствительные цепи.
Плазменная резка
Плазменная резка (также известная как плазменное травление или сухое травление) — это передовая технология резки пластин, которая использует реактивное ионное травление (RIE) или глубокое реактивное ионное травление (DRIE) для отделения отдельных чипов от полупроводниковых пластин. Технология обеспечивает резку путем химического удаления материала вдоль заданных линий резки с использованием плазмы.
В процессе плазменной резки полупроводниковая пластина помещается в вакуумную камеру, в камеру вводится контролируемая реактивная газовая смесь, и применяется электрическое поле для генерации плазмы, содержащей высокую концентрацию реактивных ионов и радикалов. Эти реактивные частицы взаимодействуют с материалом пластины и выборочно удаляют материал пластины вдоль линии скрайбирования посредством комбинации химической реакции и физического распыления.
Главное преимущество плазменной резки заключается в том, что она снижает механическое напряжение на пластине и чипе и снижает потенциальный ущерб, вызванный физическим контактом. Однако этот процесс более сложен и трудоемок, чем другие методы, особенно при работе с более толстыми пластинами или материалами с высокой стойкостью к травлению, поэтому его применение в массовом производстве ограничено.
▲Сеть источников изображений
При производстве полупроводников метод резки пластин необходимо выбирать с учетом многих факторов, включая свойства материала пластины, размер и геометрию кристалла, требуемую точность и аккуратность, а также общую стоимость и эффективность производства.
Время публикации: 20-сен-2024