OblátkaRezanie je jedným z dôležitých článkov vo výrobe výkonových polovodičov. Tento krok je navrhnutý tak, aby presne oddelil jednotlivé integrované obvody alebo čipy od polovodičových doštičiek.
Kľúč koblátkaRezanie má byť schopné oddeliť jednotlivé triesky a zároveň zabezpečiť, aby sa zachovali jemné štruktúry a obvody zabudované do triesok.oblátkanie sú poškodené. Úspech alebo neúspech procesu rezania ovplyvňuje nielen kvalitu oddelenia a výťažnosť triesky, ale priamo súvisí aj s efektivitou celého výrobného procesu.
▲Tri bežné typy rezania doštičiek | Zdroj: KLA CHINA
V súčasnosti je bežnéoblátkaProcesy rezania sa delia na:
Rezanie čepeľou: nízke náklady, zvyčajne sa používa na hrubšieoblátky
Rezanie laserom: vysoké náklady, zvyčajne sa používa pre doštičky s hrúbkou viac ako 30 μm
Plazmové rezanie: vysoké náklady, viac obmedzení, zvyčajne sa používa pre doštičky s hrúbkou menšou ako 30 μm
Mechanické rezanie čepeľou
Rezanie čepeľou je proces rezania pozdĺž ryhy pomocou vysokorýchlostného rotujúceho brúsneho kotúča (čepele). Čepeľ je zvyčajne vyrobená z abrazívneho alebo ultratenkého diamantového materiálu, vhodného na rezanie alebo drážkovanie kremíkových doštičiek. Avšak ako mechanická metóda rezania sa rezanie čepeľou spolieha na fyzické odstraňovanie materiálu, čo môže ľahko viesť k odštiepeniu alebo praskaniu hrany triesky, čo ovplyvňuje kvalitu produktu a znižuje výťažnosť.
Kvalitu konečného produktu vyrobeného mechanickým pílením ovplyvňuje viacero parametrov vrátane rýchlosti rezania, hrúbky čepele, priemeru čepele a rýchlosti otáčania čepele.
Úplné rezanie je najzákladnejšia metóda rezania čepeľou, ktorá úplne odreže obrobok rezaním na pevný materiál (napríklad rezaciu pásku).
▲ Mechanická čepeľ na rezanie - úplný rez | Zdrojová sieť obrázka
Polovičný rez je metóda obrábania, ktorá vytvára drážku rezaním do stredu obrobku. Nepretržitým vykonávaním procesu drážkovania je možné vytvoriť hroty v tvare hrebeňa a ihly.
▲ Mechanická čepeľ na rezanie - polovičný rez | Zdrojová sieť obrázka
Dvojité rezanie je metóda spracovania, ktorá využíva dvojitú krájaciu pílu s dvoma vretenami na vykonávanie plných alebo polovičných rezov na dvoch výrobných linkách súčasne. Dvojitá krájacia píla má dve osi vretien. Týmto procesom je možné dosiahnuť vysokú priepustnosť.
▲ Mechanické rezanie čepeľou - dvojitý rez | Zdrojová sieť obrázkov
Krokové rezanie využíva dvojitú pílu s dvoma vretenami na vykonávanie plných a polovičných rezov v dvoch fázach. Na dosiahnutie vysokokvalitného spracovania sa používajú čepele optimalizované na rezanie vrstvy vodičov na povrchu doštičky a čepele optimalizované pre zostávajúci kremíkový monokryštál.
▲ Mechanické rezanie čepeľou – stupňovité rezanie | Zdrojová sieť obrázkov
Skosené rezanie je metóda spracovania, ktorá využíva čepeľ s hranou v tvare V na polovičnej hrane na rezanie doštičky v dvoch fázach počas procesu stupňovitého rezania. Proces skosenia sa vykonáva počas procesu rezania. Tým sa dosahuje vysoká pevnosť formy a vysoká kvalita spracovania.
▲ Mechanické rezanie čepeľou – šikmé rezanie | Zdrojová sieť obrázkov
Rezanie laserom
Laserové rezanie je bezkontaktná technológia rezania doštičiek, ktorá využíva zaostrený laserový lúč na oddelenie jednotlivých čipov od polovodičových doštičiek. Vysokoenergetický laserový lúč je zaostrený na povrch doštičky a odparuje alebo odstraňuje materiál pozdĺž vopred určenej línie rezu prostredníctvom ablácie alebo tepelného rozkladu.
▲ Diagram laserového rezania | Zdroj obrázka: KLA CHINA
Medzi v súčasnosti široko používané typy laserov patria ultrafialové lasery, infračervené lasery a femtosekundové lasery. Ultrafialové lasery sa medzi nimi často používajú na presnú studenú abláciu vďaka svojej vysokej fotónovej energii a tepelne ovplyvnená zóna je extrémne malá, čo môže účinne znížiť riziko tepelného poškodenia doštičky a jej okolitých čipov. Infračervené lasery sú vhodnejšie pre hrubšie doštičky, pretože dokážu preniknúť hlboko do materiálu. Femtosekundové lasery dosahujú vysoko presné a efektívne odstraňovanie materiálu s takmer zanedbateľným prenosom tepla prostredníctvom ultrakrátkych svetelných impulzov.
Rezanie laserom má oproti tradičnému rezaniu čepeľou významné výhody. Po prvé, keďže ide o bezkontaktný proces, rezanie laserom nevyžaduje fyzický tlak na doštičku, čím sa znižujú problémy s fragmentáciou a praskaním, ktoré sú bežné pri mechanickom rezaní. Vďaka tejto vlastnosti je rezanie laserom obzvlášť vhodné na spracovanie krehkých alebo ultratenkých doštičiek, najmä tých so zložitými štruktúrami alebo jemnými vlastnosťami.
▲ Diagram laserového rezania | Zdrojová sieť obrázkov
Vysoká presnosť a správnosť laserového rezania navyše umožňuje zaostriť laserový lúč na extrémne malú veľkosť bodu, podporovať zložité vzory rezania a dosiahnuť oddelenie s minimálnou vzdialenosťou medzi čipmi. Táto vlastnosť je obzvlášť dôležitá pre pokročilé polovodičové súčiastky so zmenšujúcimi sa rozmermi.
Rezanie laserom má však aj určité obmedzenia. V porovnaní s rezaním kotúčom je pomalšie a drahšie, najmä vo veľkovýrobe. Okrem toho môže byť výber správneho typu laseru a optimalizácia parametrov na zabezpečenie efektívneho odoberania materiálu a minimálnej tepelne ovplyvnenej zóny pri určitých materiáloch a hrúbkach náročný.
Laserové ablačné rezanie
Počas laserového ablačného rezania je laserový lúč presne zaostrený na určené miesto na povrchu doštičky a laserová energia je vedená podľa vopred určeného vzoru rezania, pričom postupne prerezáva doštičku až na spodok. V závislosti od požiadaviek na rezanie sa táto operácia vykonáva pomocou pulzného laseru alebo laseru s kontinuálnou vlnou. Aby sa zabránilo poškodeniu doštičky v dôsledku nadmerného lokálneho ohrevu laserom, používa sa chladiaca voda na ochladenie a ochranu doštičky pred tepelným poškodením. Chladiaca voda zároveň dokáže účinne odstraňovať častice vznikajúce počas procesu rezania, predchádzať kontaminácii a zabezpečovať kvalitu rezania.
Neviditeľné rezanie laserom
Laser je možné tiež zaostriť tak, aby prenášal teplo do hlavnej časti doštičky, čo je metóda nazývaná „neviditeľné laserové rezanie“. Pri tejto metóde teplo z laseru vytvára medzery v ryhovaných dráhach. Tieto oslabené oblasti potom dosahujú podobný penetračný efekt zlomením pri naťahovaní doštičky.
▲Hlavný proces laserového neviditeľného rezania
Proces neviditeľného rezania je proces s vnútorným absorpčným laserom, nie laserovou abláciou, kde je laser absorbovaný na povrchu. Pri neviditeľnom rezaní sa používa energia laserového lúča s vlnovou dĺžkou, ktorá je polopriehľadná pre materiál substrátu doštičky. Proces je rozdelený do dvoch hlavných krokov, jeden je proces založený na laseri a druhý je proces mechanického oddelenia.
▲Laserový lúč vytvára perforáciu pod povrchom doštičky a predná a zadná strana nie sú ovplyvnené | Zdroj obrázka sieť
V prvom kroku, keď laserový lúč skenuje doštičku, sa zameriava na špecifický bod vo vnútri doštičky, čím vytvára trhlinu. Energia lúča spôsobuje vo vnútri sériu trhlín, ktoré sa ešte nerozšírili cez celú hrúbku doštičky až na horný a spodný povrch.
▲Porovnanie kremíkových doštičiek s hrúbkou 100 μm rezaných čepeľou a metódou neviditeľného laserového rezania | Zdrojová sieť obrázkov
V druhom kroku sa čipová páska na spodnej strane doštičky fyzicky roztiahne, čo spôsobí ťahové napätie v trhlinách vo vnútri doštičky, ktoré vznikajú v laserovom procese v prvom kroku. Toto napätie spôsobí, že trhliny sa vertikálne rozšíria k hornému a dolnému povrchu doštičky a potom sa doštička pozdĺž týchto bodov rezu oddelí na triesky. Pri neviditeľnom rezaní sa zvyčajne používa polovičné rezanie alebo polovičné rezanie zo spodnej strany na uľahčenie oddelenia doštičiek na triesky alebo triesky.
Kľúčové výhody neviditeľného laserového rezania oproti laserovej ablácii:
• Nie je potrebná žiadna chladiaca kvapalina
• Nevytvárajú sa žiadne nečistoty
• Žiadne tepelne ovplyvnené zóny, ktoré by mohli poškodiť citlivé obvody
Plazmové rezanie
Plazmové rezanie (tiež známe ako plazmové leptanie alebo suché leptanie) je pokročilá technológia rezania doštičiek, ktorá využíva reaktívne iónové leptanie (RIE) alebo hlboké reaktívne iónové leptanie (DRIE) na oddelenie jednotlivých čipov od polovodičových doštičiek. Táto technológia dosahuje rezanie chemickým odstránením materiálu pozdĺž vopred určených línií rezu pomocou plazmy.
Počas procesu plazmového rezania sa polovodičový plátok umiestni do vákuovej komory, do komory sa zavedie kontrolovaná reaktívna zmes plynov a aplikuje sa elektrické pole na generovanie plazmy obsahujúcej vysokú koncentráciu reaktívnych iónov a radikálov. Tieto reaktívne látky interagujú s materiálom plátku a selektívne ho odstraňujú pozdĺž ryhovanej čiary kombináciou chemickej reakcie a fyzikálneho naprašovania.
Hlavnou výhodou plazmového rezania je zníženie mechanického namáhania doštičky a čipu a zníženie potenciálneho poškodenia spôsobeného fyzickým kontaktom. Tento proces je však zložitejší a časovo náročnejší ako iné metódy, najmä pri práci s hrubšími doštičkami alebo materiálmi s vysokou odolnosťou voči leptaniu, takže jeho použitie v hromadnej výrobe je obmedzené.
▲Sieť zdrojov obrázkov
Pri výrobe polovodičov je potrebné vybrať metódu rezania doštičiek na základe mnohých faktorov vrátane vlastností materiálu doštičiek, veľkosti a geometrie čipu, požadovanej presnosti a správnosti a celkových výrobných nákladov a efektívnosti.
Čas uverejnenia: 20. septembra 2024