ВафлаСечење је једна од важних карика у производњи енергетских полупроводника. Овај корак је осмишљен да прецизно одвоји појединачна интегрисана кола или чипове од полупроводничких плочица.
Кључ завафлаСечење је да би се омогућило одвајање појединачних чипова, а да се притом осигурају осетљиве структуре и кола уграђена увафланису оштећени. Успех или неуспех процеса сечења не утиче само на квалитет одвајања и принос струготине, већ је директно повезан и са ефикасношћу целог производног процеса.
▲Три уобичајене врсте сечења вафла | Извор: KLA CHINA
Тренутно, уобичајеновафлаПроцеси сечења су подељени на:
Сечење сечивом: јефтино, обично се користи за дебљевафле
Ласерско сечење: висока цена, обично се користи за плочице дебљине веће од 30μм
Плазма сечење: висока цена, више ограничења, обично се користи за плочице дебљине мање од 30μм
Механичко сечење сечивом
Сечење сечивом је процес сечења дуж линије реза помоћу ротирајућег брусног диска (сечива) велике брзине. Сечиво је обично направљено од абразивног или ултратанког дијамантског материјала, погодног за сечење или жлебљење на силицијумским плочицама. Међутим, као механичка метода сечења, сечење сечивом се ослања на физичко уклањање материјала, што може лако довести до крзања или пуцања ивице струготине, што утиче на квалитет производа и смањује принос.
На квалитет финалног производа произведеног механичким процесом сечења утиче више параметара, укључујући брзину сечења, дебљину сечива, пречник сечива и брзину ротације сечива.
Потпуно сечење је најосновнија метода сечења сечивом, која потпуно сече радни предмет сечењем на фиксни материјал (као што је трака за сечење).
▲ Сечење механичким сечивом - потпуно сечење | Мрежа извора слике
Полурез је метода обраде која производи жлеб сечењем до средине радног предмета. Континуираним извођењем процеса жлебљења могу се произвести врхови у облику чешља и игле.
▲ Механичко сечење сечивом - полурез | Мрежа извора слике
Двоструко сечење је метода обраде која користи двоструку тестеру за сечење са два вретена за истовремено обављање пуних или полусечења на две производне линије. Двострука тестера за сечење има две осе вретена. Овим поступком се може постићи велика пропусност.
▲ Сечење механичким сечивом - двоструко сечење | Мрежа извора слике
Степенасто сечење користи двоструку тестеру за сечење са два вретена за извођење пуних и пола сечења у две фазе. Користите сечива оптимизована за сечење слоја ожичења на површини плочице и сечива оптимизована за преостали силицијумски монокристал како бисте постигли висококвалитетну обраду.
▲ Сечење механичким сечивом – степенасто сечење | Мрежа извора слике
Косо сечење је метода обраде која користи сечиво са V-обликованом ивицом на полусеченој ивици за сечење плочице у две фазе током процеса степенастог сечења. Процес скошења се врши током процеса сечења. Стога се може постићи висока чврстоћа калупа и висок квалитет обраде.
▲ Сечење механичким сечивом – сечење под косим углом | Мрежа извора слике
Ласерско сечење
Ласерско сечење је бесконтактна технологија сечења плочица која користи фокусирани ласерски зрак за одвајање појединачних чипова од полупроводничких плочица. Високоенергетски ласерски зрак је фокусиран на површину плочице и испарава или уклања материјал дуж унапред одређене линије сечења путем аблације или термичког разлагања.
▲ Дијаграм ласерског сечења | Извор слике: KLA CHINA
Врсте ласера које се тренутно широко користе укључују ултраљубичасте ласере, инфрацрвене ласере и фемтосекундне ласере. Међу њима, ултраљубичасти ласери се често користе за прецизну хладну аблацију због своје високе енергије фотона, а зона захваћена топлотом је изузетно мала, што може ефикасно смањити ризик од термичког оштећења плочице и околних чипова. Инфрацрвени ласери су погоднији за дебље плочице јер могу дубоко продрети у материјал. Фемтосекундни ласери постижу високо прецизно и ефикасно уклањање материјала уз готово занемарљив пренос топлоте путем ултракратких светлосних импулса.
Ласерско сечење има значајне предности у односу на традиционално сечење сечивом. Прво, као бесконтактни процес, ласерско сечење не захтева физички притисак на плочицу, што смањује проблеме са фрагментацијом и пуцањем уобичајене код механичког сечења. Ова карактеристика чини ласерско сечење посебно погодним за обраду крхких или ултратанких плочица, посебно оних са сложеним структурама или финим карактеристикама.
▲ Дијаграм ласерског сечења | Мрежа извора слике
Поред тога, висока прецизност и тачност ласерског сечења омогућава фокусирање ласерског зрака на изузетно малу величину тачке, подршку сложеним обрасцима сечења и постизање раздвајања са минималним размаком између чипова. Ова карактеристика је посебно важна за напредне полупроводничке уређаје са смањеним димензијама.
Међутим, ласерско сечење такође има нека ограничења. У поређењу са сечењем ножем, оно је спорије и скупље, посебно у производњи великих размера. Поред тога, избор правог типа ласера и оптимизација параметара како би се осигурало ефикасно уклањање материјала и минимална зона утицаја топлоте може бити изазован за одређене материјале и дебљине.
Ласерско аблационо сечење
Током ласерског аблационог сечења, ласерски зрак се прецизно фокусира на одређено место на површини плочице, а ласерска енергија се води према унапред одређеном обрасцу сечења, постепено секући плочицу до дна. У зависности од захтева сечења, ова операција се изводи помоћу импулсног ласера или ласера континуираног таласа. Да би се спречило оштећење плочице услед прекомерног локалног загревања ласера, користи се расхладна вода за хлађење и заштиту плочице од термичког оштећења. Истовремено, расхладна вода може ефикасно уклонити честице настале током процеса сечења, спречити контаминацију и осигурати квалитет сечења.
Невидљиво ласерско сечење
Ласер се такође може фокусирати да преноси топлоту у главни део плочице, методом која се назива „невидљиво ласерско сечење“. Код ове методе, топлота ласера ствара празнине у тракама за цртање. Ова ослабљена подручја затим постижу сличан ефекат продирања ломљењем када се плочица растеже.
▲Главни процес ласерског невидљивог сечења
Процес невидљивог сечења је процес унутрашње апсорпције ласера, а не ласерска аблација где се ласер апсорбује на површини. Код невидљивог сечења користи се енергија ласерског зрака са таласном дужином која је полупровидна за материјал подлоге плочице. Процес је подељен у два главна корака, један је процес заснован на ласеру, а други је процес механичког раздвајања.
▲Ласерски зрак ствара перфорацију испод површине плочице, а предња и задња страна нису погођене | Мрежа извора слике
У првом кораку, док ласерски зрак скенира плочицу, он се фокусира на одређену тачку унутар плочице, формирајући пукотину унутра. Енергија зрака узрокује стварање низа пукотина унутра, које се још нису прошириле кроз целу дебљину плочице до горње и доње површине.
▲Поређење силицијумских плочица дебљине 100μм исечених методом сечива и методом невидљивог ласерског сечења | Мрежа извора слика
У другом кораку, чип трака на дну плочице се физички шири, што узрокује затезни напон у пукотинама унутар плочице, које се индукују у ласерском процесу у првом кораку. Овај напон узрокује да се пукотине вертикално протежу до горње и доње површине плочице, а затим раздвајају плочицу на чипове дуж ових тачака сечења. Код невидљивог сечења, обично се користи полусечење или полусечење са доње стране како би се олакшало раздвајање плочица на чипове или чипове.
Кључне предности невидљивог ласерског сечења у односу на ласерску аблацију:
• Није потребна расхладна течност
• Не ствара се отпад
• Нема зона под утицајем топлоте које би могле оштетити осетљива кола
Плазма сечење
Плазма сечење (такође познато као плазма нагризање или суво нагризање) је напредна технологија сечења плочица која користи реактивно јонско нагризање (RIE) или дубинско реактивно јонско нагризање (DRIE) за одвајање појединачних чипова од полупроводничких плочица. Технологија постиже сечење хемијским уклањањем материјала дуж унапред одређених линија сечења помоћу плазме.
Током процеса плазма сечења, полупроводничка плочица се ставља у вакуумску комору, контролисана реактивна смеша гасова се уводи у комору, а електрично поље се примењује да би се генерисала плазма која садржи високу концентрацију реактивних јона и радикала. Ове реактивне врсте интерагују са материјалом плочице и селективно уклањају материјал плочице дуж линије резања кроз комбинацију хемијске реакције и физичког распршивања.
Главна предност плазма сечења је у смањењу механичког напрезања на плочици и чипу и смањењу потенцијалних оштећења изазваних физичким контактом. Међутим, овај процес је сложенији и дуготрајнији од других метода, посебно када се ради са дебљим плочицама или материјалима са високом отпорношћу на нагризање, па је његова примена у масовној производњи ограничена.
▲Мрежа извора слике
У производњи полупроводника, метод сечења плочице мора се одабрати на основу многих фактора, укључујући својства материјала плочице, величину и геометрију чипа, потребну прецизност и тачност, као и укупне трошкове и ефикасност производње.
Време објаве: 20. септембар 2024.