Jenis pemotongan wafer silikon karbida

Silikon karbida merupakan bahan yang sangat keras dan rapuh (kekerasan Mohs 9.2), yang dapat menyebabkan masalah pemrosesan. Hal ini terutama berlaku selama proses back-end, di mana wafer harus dipecah menjadi chip terpisah sebelum dikemas.

1, pemotongan pisau berlian

Pemotongan pisau berlian mekanis adalah teknik tradisional untuk memisahkan wafer SiC.

Wafer dipasang pada film biru dan dipotong dengan pisau berlapis berlian yang berputar dengan kecepatan tinggi. Lebar landasan pemotongan biasanya berkisar antara 50 hingga 100 mikron.

Karena kekerasan SiC, kecepatan potong mata pisau lebih rendah, dan abrasi mata pisau pemotong lebih tinggi, sehingga mengakibatkan biaya lebih tinggi. Selain itu, pemotongan dengan pisau dapat menyebabkan fragmentasi dan delaminasi tepi chip. dengan perubahan ukuran wafer silikon karbida dari diameter 4 inci menjadi 6 inci, panjang landasan kumulatif menjadi lebih dari dua kali lipat, melampaui kemampuan bilah standar untuk melakukan semua pemotongan. Akibatnya bilah harus diganti saat wafer masih dalam posisi bekerja dan dapat pecah selama proses pemotongan sehingga merusak wafer.

Misalnya, satu buah wafer SiC berukuran 100mm (4 inci) memerlukan waktu 6 hingga 8 jam, dan mudah menyebabkan kerusakan tepi. Oleh karena itu, metode pemrosesan tradisional yang tidak efisien ini secara bertahap telah digantikan oleh pemotongan laser.

2, pemotongan ablasi laser

Ablasi laser adalah alternatif pemotongan wafer mekanis. Sinar laser difokuskan pada pemotongan landasan pacu. Bahan tersebut dipanaskan oleh energi laser yang diserap. Hal ini mengakibatkan area yang terkena dampak panas dan retakan mikro secara signifikan. Film biru juga dapat terpengaruh oleh panas, yang dapat mempengaruhi proses pengemasan selanjutnya. Selain itu, tingkat ablasinya sangat rendah dan perlu dilakukan beberapa kali untuk memisahkan chip. Jumlah pengulangan tergantung pada ketebalan wafer dan kecepatan potong. Untuk menghindari residu material pada chip, permukaan wafer harus dilapisi dengan lapisan pelindung. Kerugian utama dari teknologi pemotongan ini adalah kualitas tepi yang rendah dan produktivitas yang rendah.

Dalam pemotongan siluman, sinar laser dengan panjang gelombang pendek yang melewati wafer SiC difokuskan di dalam material. Ini menciptakan lapisan cacat lokal di dalam material, yang menjadi titik awal pemisahan wafer. Pertama, sinar laser difokuskan pada bagian bawah wafer dan bergerak ke atas lapis demi lapis. Karena proses pemisahan, tidak ada pemindahan material pada jalur pemotongan, sehingga tidak ada sayatan. Kedua, pemisahan akhir chip harus dilakukan melalui proses penyambungan mekanis terpisah serta perluasan film biru. Karena laser memanaskan bahan di dalam wafer, tidak terjadi kerusakan termal pada permukaan wafer. Cacat pola kalung mutiara dengan area yang tumpang tindih hanya bisa muncul di bagian dalam bahan. Selain itu, setiap kecepatan pemotongan sekitar 200mm/s, dan dalam beberapa aplikasi bisa mencapai 300mm/s. Namun, tergantung pada ketebalan bahannya, laser perlu melewati beberapa kali sebelum dapat memisahkan chip. Hal ini mengakibatkan kerusakan pada dinding samping chip karena perubahan lapisan. Untuk memfokuskan sinar laser pada titik-titik yang sangat kecil di dalam wafer, sinar yang tersebar pada permukaan datar di landasan pemotongan harus halus dan diminimalkan. Untuk menghindari pantulan laser, diperlukan landasan pacu yang bebas potongan logam. Kerugian lainnya adalah lebar yang dibutuhkan untuk membuka landasan pacu merupakan fungsi dari ketebalan wafer (biasanya 40% dari ketebalan wafer), yang berarti bahwa untuk wafer SiC standar dengan ketebalan 350μm, lebar landasan potong minimum yang diperlukan adalah 140μm.

3, Pemotongan TLS

Pemisahan Laser Termal adalah alternatif yang cepat, bersih, dan hemat biaya untuk memisahkan wafer silikon karbida. Laser memanaskan material dan menciptakan wilayah tegangan tekan yang dikelilingi oleh pola tegangan tarik tangensial. Kemudian sejumlah kecil semprotan air deionisasi disemprotkan, yang menciptakan zona dingin kedua di dekat zona pertama, menyebabkan pola tegangan tarik tangensial. Tegangan tarik tercipta di wilayah di mana dua pola tegangan saling tumpang tindih, yang membuka dan mengarahkan ujung retakan ke seluruh material.

Pemotongan TLS adalah proses satu langkah yang dapat memisahkan wafer dari seluruh ketebalan dengan kecepatan pemisahan hingga 300mm/s. Titik awalnya adalah goresan dangkal lokal atau terus menerus pada permukaan wafer. Karena pemotongan TLS merupakan proses split, maka berpotensi mengurangi lebar landasan pemotongan dan menambah jumlah chip pada setiap wafer. Tepi chip halus, tanpa tegangan sisa atau retakan mikro dan zona fragmentasi. Struktur logam (PCM) di landasan depan dan polimida pada chip dapat diterima. Selain itu, karena pemisahan berasal dari lobus dan bukan pemisahan fisik/patah berikutnya, logam pendukung dapat dipisahkan tanpa delaminasi atau terpengaruh oleh panas. Analisis hasil menggunakan proses pemotongan TLS pada wafer perangkat daya tipikal dengan bagian belakang yang sepenuhnya terbuat dari logam menunjukkan bahwa hasil rata-rata struktur polimida dan logam pada landasan pemotongan melebihi 98%.

4,Pemotongan laser yang dipandu air

Laser pemandu air adalah memfokuskan laser ke dalam kolom air mikro, diameter kolom air bervariasi sesuai dengan bukaan nosel, dan terdapat berbagai spesifikasi 100 ~ 30 μm. Menggunakan prinsip refleksi total antara kolom air dan antarmuka udara, laser akan disebarkan sepanjang arah pergerakan kolom air setelah dimasukkan ke dalam kolom air. Ini dapat diproses dalam kisaran kolom air yang stabil, dan jarak kerja efektif yang terlalu panjang sangat cocok untuk pemotongan material yang tebal. Ketika pemotongan laser tradisional, akumulasi dan konduksi energi adalah penyebab utama kerusakan termal di kedua sisi jalur pemotongan, dan laser yang dipandu air akan dengan cepat menghilangkan sisa panas dari setiap pulsa karena peran kolom air , dan tidak akan menumpuk pada benda kerja, sehingga jalur pemotongan bersih. Berdasarkan keunggulan ini, secara teori pemotongan laser silikon karbida berpemandu air adalah pilihan yang baik, namun teknologinya sulit, kematangan peralatan yang relevan tidak tinggi, karena bagian nosel yang aus memiliki kesulitan produksi yang besar, jika Anda tidak bisa mengontrol kolom air kecil secara akurat dan stabil, memercikkan tetesan air ke dalam chip, memengaruhi hasil. Oleh karena itu, proses tersebut belum diterapkan pada produksi wafer silikon karbida.

Fountyl Technologies PTE Ltd mengkhususkan diri dalam chuck vakum keramik, menyediakan perlengkapan keramik terbaik untuk proses pemotongan SIC, berbagai chuck dalam ukuran 2/3/6/8/12/14 inci.