Gofretkesme, güç yarı iletken üretiminde önemli bağlantılardan biridir. Bu adım, tek tek entegre devreleri veya yongaları yarı iletken levhalardan doğru bir şekilde ayırmak için tasarlanmıştır.
Anahtargofretkesme, hassas yapıların ve gömülü devrelerin korunmasını sağlarken, tek tek çipleri ayırabilmektir.gofretzarar görmez. Kesme işleminin başarısı veya başarısızlığı sadece talaşın ayırma kalitesini ve verimini etkilemekle kalmaz, aynı zamanda tüm üretim sürecinin verimliliğiyle de doğrudan ilgilidir.
▲Üç yaygın tipte gofret kesimi | Kaynak: KLA CHINA
Şu anda, ortakgofretkesme işlemleri şu şekilde ayrılır:
Bıçak kesimi: düşük maliyetli, genellikle daha kalın kesimler için kullanılırgofretler
Lazer kesim: Yüksek maliyetlidir, genellikle kalınlığı 30μm'den fazla olan gofretler için kullanılır
Plazma kesme: yüksek maliyet, daha fazla kısıtlama, genellikle 30μm'den daha az kalınlığa sahip gofretler için kullanılır
Mekanik bıçak kesimi
Bıçakla kesme, yüksek hızlı dönen bir taşlama diski (bıçak) ile çizgi boyunca kesme işlemidir. Bıçak genellikle aşındırıcı veya ultra ince elmas malzemeden yapılır ve silikon plakalar üzerinde dilimleme veya oluk açma için uygundur. Ancak, mekanik bir kesme yöntemi olarak bıçakla kesme, talaş kenarının kolayca kırılmasına veya çatlamasına yol açabilen ve böylece ürün kalitesini etkileyen ve verimi azaltan fiziksel malzeme çıkarmaya dayanır.
Mekanik kesme işlemiyle elde edilen son ürünün kalitesi; kesme hızı, bıçak kalınlığı, bıçak çapı ve bıçak dönüş hızı gibi çok sayıda parametreden etkilenir.
Tam kesim, iş parçasını sabit bir malzemeye (örneğin dilimleme bandı) keserek tamamen kesen en temel bıçak kesme yöntemidir.
▲ Mekanik bıçak kesimi-tam kesim | Resim kaynağı ağı
Yarım kesim, iş parçasının ortasına kesilerek bir oluk üreten bir işleme yöntemidir. Oluk açma işlemi sürekli olarak gerçekleştirilerek tarak ve iğne şeklindeki uçlar üretilebilir.
▲ Mekanik bıçak kesimi-yarım kesim | Resim kaynağı ağı
Çift kesim, aynı anda iki üretim hattında tam veya yarım kesimler yapmak için iki milli çift dilimleme testeresi kullanan bir işleme yöntemidir. Çift dilimleme testeresinin iki mil ekseni vardır. Bu işlemle yüksek verim elde edilebilir.
▲ Mekanik bıçaklı kesme-çift kesim | Resim kaynak ağı
Step cut, iki aşamada tam ve yarım kesimler yapmak için iki milli çift dilimleme testeresi kullanır. Yüksek kaliteli işleme elde etmek için, wafer yüzeyindeki kablo katmanını kesmek için optimize edilmiş bıçaklar ve kalan silikon tek kristal için optimize edilmiş bıçaklar kullanın.
▲ Mekanik bıçak kesimi – kademeli kesim | Resim kaynağı ağı
Eğimli kesme, kademeli kesme işlemi sırasında yarı kesilmiş kenarda V şeklinde bir kenarı olan bir bıçak kullanarak gofreti iki aşamada kesen bir işleme yöntemidir. Pah kırma işlemi, kesme işlemi sırasında gerçekleştirilir. Bu nedenle, yüksek kalıp mukavemeti ve yüksek kaliteli işleme elde edilebilir.
▲ Mekanik bıçak kesimi – eğimli kesim | Görüntü kaynağı ağı
Lazer kesim
Lazer kesim, yarı iletken yongalardan ayrı yongaları ayırmak için odaklanmış bir lazer ışını kullanan temassız bir yonga kesme teknolojisidir. Yüksek enerjili lazer ışını, yonganın yüzeyine odaklanır ve ablasyon veya termal ayrıştırma işlemleri yoluyla önceden belirlenmiş kesme çizgisi boyunca malzemeyi buharlaştırır veya uzaklaştırır.
▲ Lazer kesim şeması | Resim kaynağı: KLA CHINA
Günümüzde yaygın olarak kullanılan lazer türleri arasında ultraviyole lazerler, kızılötesi lazerler ve femtosaniye lazerler yer alır. Bunlar arasında ultraviyole lazerler, yüksek foton enerjileri nedeniyle genellikle hassas soğuk ablasyon için kullanılır ve ısıdan etkilenen bölge son derece küçüktür, bu da gofret ve çevresindeki çiplere termal hasar riskini etkili bir şekilde azaltabilir. Kızılötesi lazerler, malzemenin derinliklerine nüfuz edebildikleri için daha kalın gofretler için daha uygundur. Femtosaniye lazerler, ultra kısa ışık darbeleri yoluyla neredeyse ihmal edilebilir ısı transferi ile yüksek hassasiyet ve verimli malzeme giderimi sağlar.
Lazer kesim, geleneksel bıçak kesimine göre önemli avantajlara sahiptir. İlk olarak, temassız bir işlem olarak lazer kesim, gofret üzerinde fiziksel baskı gerektirmez ve mekanik kesimde yaygın olan parçalanma ve çatlama sorunlarını azaltır. Bu özellik, lazer kesimi özellikle karmaşık yapılara veya ince özelliklere sahip kırılgan veya ultra ince gofretleri işlemek için uygun hale getirir.
▲ Lazer kesim şeması | Görüntü kaynak ağı
Ayrıca, lazer kesiminin yüksek hassasiyeti ve doğruluğu, lazer ışınını son derece küçük bir nokta boyutuna odaklamasını, karmaşık kesme desenlerini desteklemesini ve yongalar arasındaki minimum boşluğu ayırmasını sağlar. Bu özellik, küçülen boyutlara sahip gelişmiş yarı iletken cihazlar için özellikle önemlidir.
Ancak lazer kesiminin bazı sınırlamaları da vardır. Bıçaklı kesimle karşılaştırıldığında, özellikle büyük ölçekli üretimde daha yavaş ve daha pahalıdır. Ayrıca, doğru lazer tipini seçmek ve verimli malzeme çıkarma ve minimum ısıdan etkilenen bölge sağlamak için parametreleri optimize etmek belirli malzemeler ve kalınlıklar için zorlayıcı olabilir.
Lazer ablasyon kesimi
Lazer ablasyon kesimi sırasında, lazer ışını, gofretin yüzeyindeki belirli bir konuma tam olarak odaklanır ve lazer enerjisi, önceden belirlenmiş bir kesme düzenine göre yönlendirilir ve gofretin içinden kademeli olarak dibe doğru kesilir. Kesme gereksinimlerine bağlı olarak, bu işlem darbeli lazer veya sürekli dalga lazeri kullanılarak gerçekleştirilir. Lazerin aşırı lokal ısınması nedeniyle gofretin hasar görmesini önlemek için, gofreti termal hasardan korumak ve soğutmak için soğutma suyu kullanılır. Aynı zamanda, soğutma suyu kesme işlemi sırasında oluşan parçacıkları etkili bir şekilde giderebilir, kirlenmeyi önleyebilir ve kesim kalitesini garanti edebilir.
Lazer görünmez kesim
Lazer ayrıca, "görünmez lazer kesimi" adı verilen bir yöntemle, ısıyı gofretin ana gövdesine aktarmak için odaklanabilir. Bu yöntem için, lazerden gelen ısı, çizim şeritlerinde boşluklar oluşturur. Bu zayıflamış alanlar daha sonra gofret gerildiğinde kırılarak benzer bir penetrasyon etkisine ulaşır.
▲Lazer görünmez kesimin ana süreci
Görünmez kesme işlemi, lazerin yüzeyde emildiği lazer ablasyonundan ziyade, bir iç emilim lazer işlemidir. Görünmez kesmede, gofret alt tabaka malzemesine yarı saydam bir dalga boyuna sahip lazer ışını enerjisi kullanılır. İşlem iki ana adıma ayrılır, biri lazer tabanlı bir işlemdir ve diğeri mekanik bir ayırma işlemidir.
▲Lazer ışını, gofret yüzeyinin altında bir delik oluşturur ve ön ve arka taraflar etkilenmez | Görüntü kaynağı ağı
İlk adımda, lazer ışını gofreti tararken, lazer ışını gofretin içindeki belirli bir noktaya odaklanır ve içeride bir çatlama noktası oluşturur. Işın enerjisi, gofretin tüm kalınlığı boyunca üst ve alt yüzeylere henüz uzanmamış bir dizi çatlağın içeride oluşmasına neden olur.
▲Bıçak yöntemi ve lazer görünmez kesme yöntemi ile kesilen 100μm kalınlığındaki silikon gofretlerin karşılaştırılması | Görsel kaynak ağı
İkinci adımda, gofretin altındaki çip bandı fiziksel olarak genişletilir, bu da gofretin içindeki çatlaklarda çekme gerilimine neden olur, bu gerilim ilk adımda lazer işleminde indüklenir. Bu gerilim, çatlakların gofretin üst ve alt yüzeylerine dikey olarak uzanmasına ve ardından gofretin bu kesme noktaları boyunca yongalara ayrılmasına neden olur. Görünmez kesmede, gofretlerin yongalara veya talaşlara ayrılmasını kolaylaştırmak için genellikle yarı kesme veya alt taraf yarı kesme kullanılır.
Görünmez lazer kesiminin lazer ablasyonuna göre temel avantajları:
• Soğutma sıvısı gerekmez
• Hiçbir enkaz oluşmaz
• Hassas devrelere zarar verebilecek ısıdan etkilenen bölge yok
Plazma kesimi
Plazma kesimi (plazma aşındırma veya kuru aşındırma olarak da bilinir), yarı iletken gofretlerden ayrı yongaları ayırmak için reaktif iyon aşındırma (RIE) veya derin reaktif iyon aşındırma (DRIE) kullanan gelişmiş bir gofret kesme teknolojisidir. Teknoloji, plazma kullanarak önceden belirlenmiş kesme hatları boyunca malzemeyi kimyasal olarak kaldırarak kesmeyi başarır.
Plazma kesme işlemi sırasında, yarı iletken plaka bir vakum odasına yerleştirilir, odaya kontrollü bir reaktif gaz karışımı sokulur ve yüksek konsantrasyonda reaktif iyonlar ve radikaller içeren bir plazma oluşturmak için bir elektrik alanı uygulanır. Bu reaktif türler plaka malzemesiyle etkileşime girer ve kimyasal reaksiyon ve fiziksel püskürtmenin bir kombinasyonu yoluyla plaka malzemesinin çizilme çizgisi boyunca seçici olarak çıkarılmasını sağlar.
Plazma kesiminin başlıca avantajı, yonga ve çip üzerindeki mekanik stresi azaltması ve fiziksel temastan kaynaklanan olası hasarı azaltmasıdır. Ancak bu süreç, özellikle daha kalın yongalar veya yüksek aşındırma direncine sahip malzemelerle uğraşırken diğer yöntemlerden daha karmaşık ve zaman alıcıdır, bu nedenle seri üretimdeki uygulaması sınırlıdır.
▲Görüntü kaynak ağı
Yarı iletken üretiminde, yonga kesme yönteminin, yonga malzemesi özellikleri, yonga boyutu ve geometrisi, gereken hassasiyet ve doğruluk, genel üretim maliyeti ve verimliliği gibi birçok faktöre bağlı olarak seçilmesi gerekir.
Gönderi zamanı: Sep-20-2024