01 Kirish
Gofretni kesish yarimo'tkazgichli qurilmalarni ishlab chiqarishda muhim qadamdir. Kesish usuli va sifati gofretning qalinligi, pürüzlülüğü, o'lchamlari va ishlab chiqarish xarajatlariga bevosita ta'sir qiladi va qurilma ishlab chiqarishga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Silikon karbid, uchinchi avlod yarimo'tkazgich materiali sifatida, elektr inqilobini targ'ib qilish uchun muhim materialdir. Yuqori sifatli kristalli kremniy karbidning ishlab chiqarish narxi juda yuqori va ko'pincha katta kremniy karbid ingotini iloji boricha ko'proq yupqa kremniy karbidli gofret tagliklariga kesish istagi paydo bo'ladi. Shu bilan birga, sanoat rivojlanishi gofret hajmining oshishiga olib keldi, bu esa kesish jarayonlariga bo'lgan talablarni oshiradi. Biroq, kremniy karbid materiali juda yuqori qattiqlikka ega, Mohs qattiqligi 9,5 ni tashkil qiladi, bu dunyodagi eng qattiq olmosdan keyin ikkinchi (10), shuningdek, kristallarning mo'rtligiga ega, bu esa kesishni qiyinlashtiradi. Hozirgi vaqtda sanoat odatda atala simli kesish yoki olmosli simni kesishdan foydalanadi. Kesish vaqtida kremniy karbid ingotining atrofida teng oraliqda mahkamlangan simli arra joylashtiriladi va simli arra qisish orqali kremniy karbid gofretlari kesiladi. Gofretlarni diametri 6 dyuymli ingotdan ajratish uchun sim arra usulidan foydalanish taxminan 100 soat davom etadi. Olingan gofretlar nafaqat nisbatan katta kesimga ega, balki kattaroq sirt pürüzlülüğüne ega, bu esa 46% gacha moddiy yo'qotishlarga olib keladi. Bu kremniy karbidli materiallardan foydalanish narxini oshiradi va uning yarimo'tkazgich sanoatida rivojlanishini cheklaydi, kremniy karbid gofretlari uchun yangi kesish texnologiyalari bo'yicha tadqiqotlarni shoshilinch qiladi.So'nggi yillarda yarimo'tkazgich materiallarini ishlab chiqarish va qayta ishlashda lazerni kesish texnologiyasidan foydalanish tobora ommalashib bormoqda. Ushbu usulning printsipi materialning yuzasidan yoki ichki tomondan substratni o'zgartirish uchun fokuslangan lazer nuridan foydalanish va shu bilan uni ajratishdir. Bu kontaktsiz jarayon bo'lgani uchun u asbobning aşınması va mexanik kuchlanish ta'siridan qochadi. Shu sababli, u gofretning sirt pürüzlülüğünü va aniqligini sezilarli darajada yaxshilaydi, keyingi abraziv jarayonlarga bo'lgan ehtiyojni yo'q qiladi, material yo'qotilishini kamaytiradi, xarajatlarni kamaytiradi va an'anaviy silliqlash va abraziv jarayonlardan kelib chiqadigan atrof-muhit ifloslanishini minimallashtiradi. Lazerli kesish texnologiyasi kremniy ingotlarini kesish uchun uzoq vaqtdan beri qo'llanilgan, ammo kremniy karbid sohasida qo'llanilishi hali ham etuk emas, hozirda bir nechta asosiy texnologiyalar mavjud.
2Suv{1}}boshqaruv lazerli kesish
Lazer mikrojet texnologiyasi sifatida ham tanilgan suv-boshqariladigan lazer texnologiyasi (Laser MicroJet, LMJ), lazer bosimli modulyatsiyalangan suv kamerasidan-o‘tganda lazer nurini nozulga qaratish tamoyili asosida ishlaydi; nozuldan past-bosimli suv oqimi chiqariladi. Suv va havo interfeysida, sinishi ko'rsatkichlarining farqi tufayli yorug'lik to'lqini hosil bo'ladi, bu lazerning suv oqimining yo'nalishi bo'ylab tarqalishiga imkon beradi va shu bilan yuqori bosimli suv oqimi yo'nalishi orqali material yuzasini kesishga erishadi. Suv bilan boshqariladigan lazerlarning asosiy afzalligi-kesish sifatidir; suv oqimi nafaqat chiqib ketish maydonini sovutibgina qolmay, materialning termal deformatsiyasini va shikastlanishini kamaytiradi, balki ishlov berish qoldiqlarini ham olib ketadi. Tel arra kesish bilan solishtirganda, uning tezligi sezilarli darajada oshadi. Biroq, suvning turli to'lqin uzunliklarini singdirishi turlicha bo'lib, asosan ishlatiladigan lazer to'lqin uzunliklarini 1064nm, 532nm va 355nm bilan cheklaydi. texnologik jihatdan xalqaro maydonda, mahalliy texnologiya nisbatan orqada, Inno Laser va Shengguang Silicon Research kabi kompaniyalar faol rivojlanmoqda.
03Stealth Dicing
Stealth Dicing (SD) kremniy karbid yuzasi orqali lazerni chipning ichki qismiga qaratib, gofretni ajratishga erishish uchun kerakli chuqurlikda o'zgartirilgan qatlamni yaratishni o'z ichiga oladi. Gofret yuzasida hech qanday kesmalar yo'qligi sababli, yuqori ishlov berish aniqligiga erishish mumkin. Nanosoniyali impulsli lazerlardan foydalangan holda SD jarayoni silikon plastinalarni ajratish uchun sanoatda qo'llanilgan. Biroq, nanosekundli impulsli lazerlar tomonidan induktsiya qilingan silikon karbidni SD qayta ishlash jarayonida termal effektlar paydo bo'ladi, chunki pulsning davomiyligi kremniy karbididagi elektronlar va fononlar o'rtasidagi bog'lanish vaqtidan ancha uzoqroq (pikosekundlar tartibida). Gofretga yuqori issiqlik kirishi nafaqat ajratishni kerakli yo'nalishdan chetga surib qo'ymaydi, balki sezilarli qoldiq stressni keltirib chiqaradi, bu esa sinish va yomon parchalanishga olib keladi. Shuning uchun ultra{5}}qisqa impulsli lazer SD jarayonlari odatda kremniy karbidini qayta ishlashda qo'llaniladi, bu esa termal effektlarni sezilarli darajada kamaytiradi.
Yaponiyaning DISCO kompaniyasi diametri 6 dyuym va qalinligi 20 mm bo‘lgan kremniy karbidli kristall quymasini qayta ishlash misolidan foydalanib, asosiy amorf-qora takroriy singdirish (KABRA) deb nomlangan lazerli kesish texnologiyasini ishlab chiqdi, bu esa kremniy karbid plastinalarini ishlab chiqarish tezligini to‘rt barobarga oshirdi. KABRA jarayonining mohiyati lazerni kremniy karbid materiali ichiga qaratadi, kremniy karbidni amorf kremniy va amorf uglerodga "amorf{4}}qora takroriy singdirish" orqali parchalaydi va gofret uchun ajratish nuqtasi sifatida qatlam hosil qiladi, ya'ni u erda yorug'likni oson singdiruvchi qora qatlam hosil qiladi. gofretdan.
Infineon tomonidan sotib olingan Siltectra tomonidan ishlab chiqilgan sovuq parchalanuvchi gofret texnologiyasi nafaqat har xil turdagi quymalarni gofretlarga bo'lish imkonini beradi, balki har bir gofret uchun 80 mkm yo'qotishga olib keladi, material yo'qotilishini 90% ga kamaytiradi va pirovardida qurilmalarning umumiy ishlab chiqarish tannarxini 30% gacha pasaytiradi. Sovuq kesish texnologiyasi ikki bosqichni o'z ichiga oladi: birinchidan, lazer ta'sirida ingotda delaminatsiya qatlami hosil bo'ladi, bu esa kremniy karbid materialining hajmini kengaytirishga olib keladi, bu esa cho'zilish kuchlanishini keltirib chiqaradi va juda tor mikro-yorilish qatlamini hosil qiladi; keyin polimerni sovutish bosqichi orqali bu mikro{5}}yoriqlar asosiy yoriqga qayta ishlanadi va natijada gofretni qolgan ingotdan ajratadi. 2019 yilda uchinchi tomon{8}}bu texnologiyani baholashi boʻlingan gofretlarning sirt pürüzlülüğü Ra 3 mkm dan kam ekanligini, eng yaxshi natijalar esa 2 mkm dan past ekanligini oʻlchadi.
Mahalliy yirik oilaviy lazer kompaniyasi tomonidan ishlab chiqilgan o'zgartirilgan lazerli kesish yarimo'tkazgichli gofretlarni alohida chiplar yoki donalarga ajratadigan lazer texnologiyasidir. Bu jarayon, shuningdek, o'zgartirilgan qatlam hosil qilish uchun gofretni aniq lazer nurlari bilan ichki skanerlashni o'z ichiga oladi, bu esa gofretni qo'llaniladigan stress ostida lazer skanerlash yo'li bo'ylab kengayishiga imkon beradi va aniq ajratishga erishadi.
Hozirgi vaqtda mahalliy ishlab chiqaruvchilar silikon karbidni ohak bilan kesish texnologiyasini o'zlashtirdilar, ammo kesish yo'qotilishi katta, samaradorlik past va ifloslanish og'ir, bu asta-sekin olmosli simni kesish texnologiyasi bilan almashtiriladi. Shu bilan birga, lazerni kesishning ishlash va samaradorlik afzalliklari sezilarli bo'lib, an'anaviy mexanik kontaktlarni qayta ishlash texnologiyalariga nisbatan ko'plab afzalliklarni taqdim etadi, jumladan, yuqori ishlov berish samaradorligi, tor kesish yo'llari va yuqori chip zichligi, bu uni olmosli simlarni kesish texnologiyasini almashtirishda kuchli raqobatchiga aylantiradi va keyingi avlod yarimo'tkazgichli karobrid materiallarni qo'llash uchun yangi-yo'l ochadi. Sanoat texnologiyasining rivojlanishi bilan silikon karbid tagliklarining o'lchami o'sishda davom etmoqda va silikon karbidni kesish texnologiyasi tez rivojlanadi; samarali va yuqori sifatli lazerli kesish kelajakda kremniy karbidni kesishda muhim tendentsiya bo'ladi.
