WaferAng pagputol ay isa sa mahahalagang kawing sa produksyon ng power semiconductor. Ang hakbang na ito ay dinisenyo upang tumpak na paghiwalayin ang mga indibidwal na integrated circuit o chip mula sa mga semiconductor wafer.
Ang susi satinapay na manipisAng pagputol ay upang mapaghiwalay ang mga indibidwal na chips habang tinitiyak na ang mga maselang istruktura at circuit na naka-embed satinapay na manipisay hindi nasira. Ang tagumpay o pagkabigo ng proseso ng pagputol ay hindi lamang nakakaapekto sa kalidad ng paghihiwalay at ani ng maliit na tilad, kundi direktang nauugnay din sa kahusayan ng buong proseso ng produksyon.
▲Tatlong karaniwang uri ng pagputol ng wafer | Pinagmulan: KLA CHINA
Sa kasalukuyan, ang karaniwangtinapay na manipisAng mga proseso ng pagputol ay nahahati sa:
Pagputol ng talim: mababang gastos, karaniwang ginagamit para sa mas makapalmga wafer
Pagputol gamit ang laser: mataas na gastos, karaniwang ginagamit para sa mga wafer na may kapal na higit sa 30μm
Plasma cutting: mataas na gastos, mas maraming restriksyon, karaniwang ginagamit para sa mga wafer na may kapal na mas mababa sa 30μm
Pagputol ng talim gamit ang mekanikal na talim
Ang pagputol ng talim ay isang proseso ng pagputol sa linya ng scribe sa pamamagitan ng isang mabilis na umiikot na grinding disk (blade). Ang talim ay karaniwang gawa sa nakasasakit o ultra-thin na materyal na diyamante, na angkop para sa paghiwa o pag-ukit sa mga silicon wafer. Gayunpaman, bilang isang mekanikal na paraan ng pagputol, ang pagputol ng talim ay nakasalalay sa pisikal na pag-aalis ng materyal, na madaling humantong sa pagkapira-piraso o pagbibitak ng gilid ng chip, kaya nakakaapekto sa kalidad ng produkto at binabawasan ang ani.
Ang kalidad ng pangwakas na produktong nagawa ng proseso ng mekanikal na paglalagari ay apektado ng maraming parametro, kabilang ang bilis ng paggupit, kapal ng talim, diyametro ng talim, at bilis ng pag-ikot ng talim.
Ang full cut ay ang pinakasimpleng paraan ng pagputol ng talim, na ganap na pinuputol ang workpiece sa pamamagitan ng pagputol sa isang nakapirming materyal (tulad ng slicing tape).
▲ Mekanikal na pagputol gamit ang talim - buong hiwa | Pinagmulan ng larawan sa network
Ang half cut ay isang paraan ng pagproseso na lumilikha ng uka sa pamamagitan ng pagputol sa gitna ng workpiece. Sa pamamagitan ng patuloy na pagsasagawa ng proseso ng pag-uka, maaaring malikha ang mga dulo na hugis suklay at karayom.
▲ Mekanikal na pagputol gamit ang talim - kalahating hiwa | Pinagmulan ng larawan sa network
Ang double cut ay isang paraan ng pagproseso na gumagamit ng double slicing saw na may dalawang spindle upang magsagawa ng buo o kalahating pagputol sa dalawang linya ng produksyon nang sabay. Ang double slicing saw ay may dalawang spindle axes. Makakamit ang mataas na throughput sa pamamagitan ng prosesong ito.
▲ Mekanikal na pagputol gamit ang talim - dobleng hiwa | Pinagmulan ng larawan sa network
Ang step cut ay gumagamit ng double slicing saw na may dalawang spindle upang magsagawa ng full at half cuts sa dalawang yugto. Gumagamit ng mga blades na na-optimize para sa pagputol ng wiring layer sa ibabaw ng wafer at mga blades na na-optimize para sa natitirang silicon single crystal upang makamit ang mataas na kalidad na pagproseso.
▲ Mekanikal na pagputol gamit ang talim – hakbang-hakbang na pagputol | Pinagmulan ng larawan sa network
Ang bevel cutting ay isang paraan ng pagproseso na gumagamit ng talim na may hugis-V na gilid sa kalahating hiwa upang putulin ang wafer sa dalawang yugto habang isinasagawa ang step cutting. Ang proseso ng chamfering ay isinasagawa habang isinasagawa ang pagputol. Samakatuwid, makakamit ang mataas na lakas ng molde at mataas na kalidad ng pagproseso.
▲ Mekanikal na pagputol gamit ang talim – pagputol gamit ang bevel | Pinagmulan ng larawan sa network
Paggupit gamit ang laser
Ang laser cutting ay isang teknolohiyang pagputol ng wafer na hindi naka-contact na gumagamit ng nakatutok na laser beam upang paghiwalayin ang mga indibidwal na chip mula sa mga semiconductor wafer. Ang high-energy laser beam ay nakatutok sa ibabaw ng wafer at sinisingaw o tinatanggal ang materyal sa paunang natukoy na linya ng pagputol sa pamamagitan ng mga proseso ng ablation o thermal decomposition.
▲ Diagram ng pagputol gamit ang laser | Pinagmulan ng larawan: KLA CHINA
Ang mga uri ng laser na kasalukuyang malawakang ginagamit ay kinabibilangan ng mga ultraviolet laser, infrared laser, at femtosecond laser. Kabilang sa mga ito, ang mga ultraviolet laser ay kadalasang ginagamit para sa tumpak na cold ablation dahil sa kanilang mataas na photon energy, at ang heat-affected zone ay napakaliit, na maaaring epektibong mabawasan ang panganib ng thermal damage sa wafer at sa mga nakapalibot na chips nito. Ang mga infrared laser ay mas angkop para sa mas makapal na wafer dahil maaari silang tumagos nang malalim sa materyal. Nakakamit ng mga femtosecond laser ang mataas na katumpakan at mahusay na pag-alis ng materyal na halos bale-wala ang paglipat ng init sa pamamagitan ng ultrashort light pulses.
Ang laser cutting ay may malaking bentahe kumpara sa tradisyonal na blade cutting. Una, bilang isang prosesong walang kontak, ang laser cutting ay hindi nangangailangan ng pisikal na presyon sa wafer, na binabawasan ang mga problema sa pagkapira-piraso at pagbibitak na karaniwan sa mekanikal na pagputol. Dahil sa katangiang ito, ang laser cutting ay partikular na angkop para sa pagproseso ng mga babasagin o ultra-manipis na wafer, lalo na iyong mga may masalimuot na istruktura o pinong mga katangian.
▲ Diagram ng pagputol gamit ang laser | Network ng pinagmulan ng larawan
Bukod pa rito, ang mataas na katumpakan at katumpakan ng laser cutting ay nagbibigay-daan dito upang itutok ang laser beam sa isang napakaliit na laki ng spot, suportahan ang mga kumplikadong pattern ng pagputol, at makamit ang paghihiwalay ng minimum na espasyo sa pagitan ng mga chip. Ang tampok na ito ay partikular na mahalaga para sa mga advanced na semiconductor device na may lumiliit na laki.
Gayunpaman, ang laser cutting ay mayroon ding ilang mga limitasyon. Kung ikukumpara sa blade cutting, ito ay mas mabagal at mas mahal, lalo na sa malakihang produksyon. Bukod pa rito, ang pagpili ng tamang uri ng laser at pag-optimize ng mga parameter upang matiyak ang mahusay na pag-aalis ng materyal at minimal na sona na apektado ng init ay maaaring maging mahirap para sa ilang partikular na materyales at kapal.
Pagputol gamit ang laser ablation
Sa panahon ng pagputol gamit ang laser ablation, ang sinag ng laser ay tumpak na nakatutok sa isang tinukoy na lokasyon sa ibabaw ng wafer, at ang enerhiya ng laser ay ginagabayan ayon sa isang paunang natukoy na pattern ng pagputol, unti-unting pinuputol ang wafer hanggang sa ibaba. Depende sa mga kinakailangan sa pagputol, ang operasyong ito ay isinasagawa gamit ang pulsed laser o continuous wave laser. Upang maiwasan ang pinsala sa wafer dahil sa labis na lokal na pag-init ng laser, ginagamit ang cooling water upang palamigin at protektahan ang wafer mula sa thermal damage. Kasabay nito, ang cooling water ay maaari ring epektibong mag-alis ng mga particle na nalilikha sa proseso ng pagputol, maiwasan ang kontaminasyon at matiyak ang kalidad ng pagputol.
Pagputol gamit ang laser na hindi nakikita
Maaari ring itutok ang laser upang ilipat ang init sa pangunahing katawan ng wafer, isang pamamaraan na tinatawag na "invisible laser cutting". Para sa pamamaraang ito, ang init mula sa laser ay lumilikha ng mga puwang sa mga scribe lane. Ang mga humihinang bahaging ito ay nagkakamit ng katulad na epekto ng pagtagos sa pamamagitan ng pagkabasag kapag ang wafer ay iniunat.
▲Pangunahing proseso ng laser invisible cutting
Ang proseso ng hindi nakikitang pagputol ay isang proseso ng internal absorption laser, sa halip na laser ablation kung saan ang laser ay hinihigop sa ibabaw. Sa hindi nakikitang pagputol, ginagamit ang enerhiya ng sinag ng laser na may wavelength na semi-transparent sa materyal ng wafer substrate. Ang proseso ay nahahati sa dalawang pangunahing hakbang, ang isa ay isang prosesong nakabatay sa laser, at ang isa pa ay isang proseso ng mekanikal na paghihiwalay.
▲Ang sinag ng laser ay lumilikha ng butas sa ilalim ng ibabaw ng wafer, at ang harap at likod na bahagi ay hindi maaapektuhan | Pinagmulan ng larawan network
Sa unang hakbang, habang ini-scan ng laser beam ang wafer, ang laser beam ay nakatuon sa isang partikular na punto sa loob ng wafer, na bumubuo ng isang cracking point sa loob. Ang enerhiya ng beam ay nagiging sanhi ng isang serye ng mga bitak na nabuo sa loob, na hindi pa umaabot sa buong kapal ng wafer hanggang sa itaas at ilalim na mga ibabaw.
▲Paghahambing ng 100μm kapal na silicon wafer na pinutol gamit ang blade method at laser invisible cutting method | Pinagmulan ng larawan network
Sa ikalawang hakbang, ang chip tape sa ilalim ng wafer ay pisikal na pinalalawak, na nagdudulot ng tensile stress sa mga bitak sa loob ng wafer, na dulot ng proseso ng laser sa unang hakbang. Ang stress na ito ay nagiging sanhi ng pag-abot ng mga bitak nang patayo sa itaas at ibabang bahagi ng wafer, at pagkatapos ay pinaghihiwalay ang wafer sa mga chips sa mga cutting point na ito. Sa invisible cutting, ang half-cutting o bottom-side half-cutting ay karaniwang ginagamit upang mapadali ang paghihiwalay ng mga wafer sa mga chips o chips.
Mga pangunahing bentahe ng invisible laser cutting kumpara sa laser ablation:
• Hindi kailangan ng coolant
• Walang nalilikhang mga kalat
• Walang mga sonang apektado ng init na maaaring makapinsala sa mga sensitibong circuit
Pagputol ng plasma
Ang plasma cutting (kilala rin bilang plasma etching o dry etching) ay isang advanced na teknolohiya sa wafer cutting na gumagamit ng reactive ion etching (RIE) o deep reactive ion etching (DRIE) upang paghiwalayin ang mga indibidwal na chip mula sa mga semiconductor wafer. Nakakamit ng teknolohiya ang pagputol sa pamamagitan ng kemikal na pag-aalis ng materyal sa mga paunang natukoy na linya ng pagputol gamit ang plasma.
Sa proseso ng pagputol ng plasma, ang semiconductor wafer ay inilalagay sa isang vacuum chamber, isang kontroladong reactive gas mixture ang ipinapasok sa chamber, at isang electric field ang inilalapat upang makabuo ng plasma na naglalaman ng mataas na konsentrasyon ng mga reactive ions at radicals. Ang mga reactive species na ito ay nakikipag-ugnayan sa wafer material at piling inaalis ang wafer material sa linya ng scribe sa pamamagitan ng kombinasyon ng kemikal na reaksyon at pisikal na sputtering.
Ang pangunahing bentahe ng plasma cutting ay binabawasan nito ang mekanikal na stress sa wafer at chip at ang potensyal na pinsalang dulot ng pisikal na kontak. Gayunpaman, ang prosesong ito ay mas kumplikado at matagal kaysa sa iba pang mga pamamaraan, lalo na kapag gumagamit ng mas makapal na wafer o mga materyales na may mataas na resistensya sa pag-ukit, kaya limitado ang aplikasyon nito sa malawakang produksyon.
▲Network ng pinagmulan ng imahe
Sa pagmamanupaktura ng semiconductor, ang paraan ng pagputol ng wafer ay kailangang mapili batay sa maraming salik, kabilang ang mga katangian ng materyal ng wafer, laki at heometriya ng chip, kinakailangang katumpakan at katumpakan, at pangkalahatang gastos at kahusayan ng produksyon.
Oras ng pag-post: Set-20-2024