Объяснение процесса нарезанной пластины: от нарезанной пластины до сингулированной матрицы

По Шанхай Donghe Научно-технологическая компания, Ltd. техническая команда · Обновлено июнь 2026

The процесс нарезанных кубиками пластин это задний этап, на котором готовая полупроводниковая пластина разрезается на сотни или тысячи отдельных матриц, каждая из которых представляет собой рабочий чип, готовый к упаковке. Это также называется выделением матрицы, и она находится в самом конце потока фабрики: слиток разрезается на пластины, пластины имеют узор и утончаются, и только тогда они нарезаются кубиками. Это руководство по нарезанию кубиками пластин проходит полную последовательность по станциям, сравнивает четыре основных метода нарезки кубиками с реальным количеством керна и скорости подачи и показывает, где большая часть урожайности теряется.

Что такое процесс нарезанной кубиками пластины? (Объяснение сингуляции кубиков)

Выделение кубика - это операция, которая превращает одну пластину с рисунком во множество отдельных чипов. После литографии и травления строят схемы, и после того, как пластина утончается при обратном шлифовании, штампы по-прежнему находятся в одном листе кремния, соединенном узкими пустыми полосами, называемыми улицами (или писцами). Нарезка кубиками вдоль этих улиц, чтобы каждый штамп можно было собирать и упаковывать.

Это помогает разместить кубики в более широком потоке, потому что два этапа резки путаются. Во-первых, а проволочная пила разрезает слиток кристалла на необработанные пластиныэто нарезка. Намного позже, после того, как пластина будет полностью изготовлена, нарезка кубиками выделяет ее в штампы. Нарезка и нарезка кубиками происходят на противоположных концах процесса и используются разные машины: нарезка вверх по потоку осуществляется с помощью a кремниевая вафля режущая проволока пила, в то время как для нарезки кубиками используется пила для нарезки кубиками, лазер или плазменная камера.

Запомните порядок так:

• Слиток → срез (проводная пила) → голая пластина
• Голая пластина → изготовление (процесс производства литотравления) → узорчатая пластина
• Вафля с рисунком → задняя шлифовка /тонкая → кости → выбрать → пакет

В рамках более крупного процесса производства полупроводников нарезка кубиками является мостом между изготовлением передней части и сборкой задней части: она завершает процесс изготовления пластины и начинает процесс сборки на матрице. Поскольку это единственный этап механического разделения в аддитивном процессе в производстве полупроводников, нарезка кубиками сопряжена с огромным риском выхода. Большую часть объема производства составляет нарезка кремниевых пластин, а нарезка кремниевых пластин устанавливает базовые рецепты, на которые настраиваются другие материалы, одна пластина, пластина Si диаметром 300 мм, может дать тысячи отдельных пластинчатых матриц от одной целой пластины. Старая альтернатива, нарезка пластин, дает неглубокую линию, поэтому пластина разрывается вдоль кристаллических плоскостей; это быстро и без напряжений, но ограничено прямыми направлениями расщепления.

Там, где нарезка оценивается по плоскостности и потере прорези по всей буле, нарезка кубиками оценивается по краям матрицы без чипов и по силе разрушения. Оба шага имеют одну проблему с корнем: они разрезают твердые, хрупкие кристаллы, поэтому в обоих мирах появляются одни и те же материалы: кремний, карбид кремния и сапфир. Если вы новичок в подложке, наш обзор основные типы полупроводниковых пластин дает фон, который предполагает игральная кость.

Процесс обработки пластин, шаг за шагом

Производственная линия для нарезки кубиков представляет собой последовательность из семи станций, и каждая из них управляет различным режимом отказа. Мы называем это сквозным потоком последовательность кубиков: каждый кубик должен пережить все семь станций, чтобы отправить корабль, поэтому самая слабая станция устанавливает вашу мощность.

Несколько станций заслуживают более пристального внимания. выравнивание (станция 3) учит пилу, чтобы обеспечить точность над каждой улицей, пустые полосы для нарезки между штампами, поэтому каждый вырезанный отслеживать полосу и никогда не обрезать структуру устройства. станция 2 - это процесс монтажа ленты: пластина приклеена к нарезанной ленте, натянутой через металлическую кольцевую раму; лента удерживает пластину ровно, в то время как рама является тем, что фактически захватывает патрон пилы. Нарезная лента должна удерживать каждый штамп на месте во время выреза, а затем отпускать чисто после этого, поэтому лента, высвобождающая УФ-излучение, используется для хрупких тонких штампов: доза ультрафиолетового света снижает его адгезию, поэтому умирает, поднимаясь без напряжения. во время резки (станция 4), вода DI распыляется на вращающееся лезвие, чтобы смыть мусор и уносить тепло трения, следуя скорости вращения, подачи и правилам экспозиции, документированным правилами воздействия, зафиксированными шпинделя Справочник по нарезке кубиков на заводе по производству наноизделий в Лурье Мичиганского университета. На конечной станции лента расширяется, открывая зазоры между штампами, чтобы инструмент для захвата и размещения мог поднять каждый из них.

Сколько времени занимает типичный цикл нарезки пластин для кремниевой пластины диаметром 200 мм?

Единого опубликованного времени цикла не существует, поскольку оно зависит от размера матрицы, количества срезов и метода. Для нарезки лезвием кремниевой пластины толщиной 200 мм, разрезанной на матрицы диаметром 5 мм, ожидайте примерно 5 минут чистого разрезания, но десятки минут сквозного действия. один раз добавляются выравнивание, индексация, очистка и проверка.

По отработанной оценке, около 40 линий разреза на ось при подаче 50 мм/с дают 40 × 2 × 4 с ≈ 320 с разреза. Плазменное нарезание кубиками нарушает эту закономерность: оно травит все улицы параллельно, поэтому его преимущество во времени растет по мере увеличения количества кубиков.

4 основных метода нарезания пластин

В процессе нарезанных кубиками вафель доминируют четыре метода Эти различные методы нарезки кубиками разделяются на два семейства: контактные методы, которые касаются вафли, механическое нарезание кубиками, также называемое нарезкой пилы, с использованием алмазных нарезных лезвий, накрученных на шпинделе пильного лезвия, и бесконтактные методы (лазерные, плазменные и стелс). Они больше всего различаются шириной прорези, материалом, который потребляет разрез, и тем, насколько они ослабляют полученную матрицу. нарезка лезвия измельчает физическую канавку; лазерное нарезание кубиками испаряет одну; плазменное нарезание кубиками химически травит все улицы одновременно; и стелс-нарезка оставляет поверхность вафли почти нетронутой, образуя скрытую линию разрушения, которую вы позже раздвигаете.

Плазменное нарезание кубиками холодно, химическое травление удерживает пластину ниже примерно 60 °C, и, поскольку она разрезает каждую улицу за один параллельный проход, она хорошо масштабируется, когда пластина вмещает десятки тысяч маленьких штампов. нарезка кубиками со скрытностью, созданная Хамамацу, фокусирует инфракрасный лазер внутри кремний для создания подповерхностной модифицированной зоны - механизм внутренней модификации, заявленный в патент USPTO US 11 646 228 B2; Затем пластину растягивают на ленте до тех пор, пока она не расколется вдоль этих зон, не удаляя материала и почти не образуя мусора. Именно такое поведение без прорези является причиной того, что скрытность и плазма в значительной степени захватили сегмент тонкой матрицы и усовершенствованной упаковки.

Как выбрать метод обрезки кубиками

Выбор метода сводится к трехстороннему напряжению, которое мы называем Треугольник компромисса метода обрезки кубиками: потеря прочности, пропускная способность и прочность на разрыв штампа. Обычно вы можете выиграть на двух из них и должны дать заземление на третьем, поэтому правильный метод - это тот, слабая ось которого имеет наименьшее значение для вашего устройства и пакета.

Выбор отслеживает толщину пластины и твердость материала больше, чем предпочтения бренда, те же переменные, которые фиксируют настройки лезвия и подачи в ссылках на фаб-процессы, таких как Руководство по игре в кубики LNF Мичиганского университета. Лезвие быстрое и дешевое, но съедает самый широкий проток и наносит наибольший ущерб краям. Плазма дает самый узкий проток и самые прочные штампы, но разрезает параллельно только после дорогостоящих инвестиций в камеру и обработку газа. Стелс не удаляет материал и бежит сухим, но его пропускная способность чувствительна к толщине и планировке улицы.

Один миф стоит исправить здесь. в литературе поставщиков часто говорится, что плазменное нарезание кубиков всегда дает более высокую прочность кубика, чем скрытное нарезание кубиков. рецензируемая картина более тщательна: широко цитируемый обзор технологий наложения кубиков отмечает, что повышение прочности после нарезания кубиков стало дополнением к большинству методов, то есть конечная прочность сильно зависит от постобработки, а не только от метода нарезания. цитируемые диапазоны прочности для двух методов перекрываются. Плазма обычно производит самый высокий как кубики прочность, потому что она не оставляет механического или термического слоя повреждения, но скрытность конкурентоспособна на тонкий кремний и может закрыть разрыв после шагов укрепления края. Относитесь к прочности как к компромиссу с инженером, а не к соревнованию, которое всегда выигрывает один метод.

Независимо от того, играете ли вы в кости собственными силами или отправляете пластины в службы точного нарезания кубиками пластин, запишите свои требования к нарезанию кубиков, прежде чем принять на себя метод: целевая толщина штампа, ширина улицы, минимальная прочность штампа и объем. Магазины, предлагающие услуги высокоточного нарезания кубиками пластин, сопоставляют эти требования к процессу с определенной техникой нарезания пластинок и сопоставляют их. Наиболее распространенные проблемы нарезания кубиков пластин, сколы кромок, износ лезвий и обращение с тонкими штампами становятся проще решить, когда ваши потребности в нарезании кубиками записываются в виде цифр, а не прилагательных, и правильные решения для нарезания кубиками обычно выпадают из этой одностраничной спецификации.

Нарезка пил, лезвий, ленты и расходных материалов

Установка для нарезания лезвий - это система согласованных расходных материалов, и небольшие варианты здесь приводят в движение большую часть чипирования, которое вы видите при осмотре. Каждое лезвие представляет собой тонкий алмазно-абразивный диск, обычно толщиной 20-40 мкм, более тонкие лезвия разрезают более узкую прокладку, но легче сгибаются и ломаются. Размер алмазной крупы меняет качество на скорость: 2-4 мкм дает более гладкие края с нижним микротрещином, но режет медленно, в то время как зернистость 6-8 мкм предназначена для твердых материалов, таких как карбид кремния. Связь, удерживающая эти алмазы, также имеет значение, никелевые связи сохраняют зернистость и, наконец, длинные, смоляные связи разрезаются с меньшей силой и с меньшим сколом, но изнашиваются быстрее, а спеченные металлические связи подходят для самых твердых подлостей.

Лента - это другая половина системы. лента с УФ-выделением является дефолтом для тонких штампов, потому что ее адгезия может быть отключена по требованию; синяя лента без УФ-излучения подходит для стандартного кремния. Для стандартного кремния синяя лента без УФ-излучения является экономичным дефолтом; Лента с УФ-выделением предназначена для тонкой или хрупкой матрицы. Для пластин толщиной менее 100 мкм двухслойная лента, один адгезионный слой плюс один слой, поглощающий напряжение, удерживает матрицу от изгиба и растрескивания во время резки. На мощных фабриках часто используется пила с двойной нарезкой, в которой два шпинделя разрезаются параллельно для подъема производительности, хотя большинство механических пил имеют общую архитектуру лезвия, фланца и охлаждающей жидкости. Если вы также обрабатываете абразивную сторону обработки твердых материалов, наше примечание на карбид кремния как абразив объясняет, почему форма песка и хрупкость меняют агрессивность резки инструментом.

Огранка для конкретных материалов: Si, SiC, GaAs, стекло и сапфир

Параметры нарезки не универсальны, они смещаются с твердостью и хрупкостью подложки Кремний - зрелая базовая линия Карбид кремния и сапфир чрезвычайно тверды и быстро изнашиваются лопасти, вязкость разрушения SiC примерно 1,4-1.8 МПа·м¹ ¹ ² (8 МПа·м·м¹ ¹ ²)рецензируемые измерения, ЧВК) вот почему его кубики толкают к лазерным и стелс-методам. арсенид галлия мягкий, но очень хрупкий и производит токсичную пыль. используйте таблицу ниже в качестве отправной точки, которую вы настраиваете на свою собственную машину и компоновку штампа.

Здесь наш собственный опыт применим один шаг вверх по течению. DONGHE строит алмазные проволочные пилы, которые разрезают слитки кремния, SiC и сапфира на пластины, и в более чем 10 000 случаях резки хрупкого материала урок повторяется: с твердыми, хрупкими кристаллами, повреждения, которые вы не можете видеть, подземные микротрещины, оставленные чрезмерно агрессивным разрезом, - вот что ограничивает часть позже. Этот принцип переносится прямо в кубики. На SiC и сапфире мы замедляем подачу и принимаем больше проходов, а не скорость погони, потому что быстрый разрез, который вносит повреждения под поверхностью, просто перемещает отказ вниз по течению. Инженеры, которые запускают твердые подложки, сообщают о том же шаблоне на пиле для резки кубиками, поэтому Оборудование для резки пластин SiC и пилы для резки сапфира созданы для контролируемого удаления с низким уровнем повреждений, а не для необработанной пропускной способности.

Дефекты, выход и контроль качества обработки кубиками

Два дефекта доминируют в выходе нарезки кубиками, и это не одно и то же. стружка - это растрескивание кромок, материал, который отрывается вдоль линии прорезей от хрупкого разрушения в канавке. трещина - это подземная микротрещина, которая распространяется в слои устройства под более поздними термическими или механическими нагрузками. щепа видна и измеряется напрямую; трещины - это тихие убийцы, которые проявляются в виде отказов полей.

“Пост-нарезание кубиков повышение прочности штампов становится дополнением большинства технологий нарезки кубиков для достижения штампов с высокой прочностью на разрушение.”

Что приводит к растрескиванию пластин во время нарезки кубиками, а не просто к сколам по краям?

Трещинообразование происходит, когда повреждение недр в результате резки достигает глубины и уровня напряжения, что позволяет дефекту распространяться, а не оставаться локальным. Краевая крошка до определенного момента является косметической, но после порогового размера она засеивает распространяющиеся трещины, а на тонких штампах сколы на обратной стороне являются доминирующим недостатком, ограничивающим прочность, поскольку задняя поверхность видит самое высокое растягивающее напряжение при изгибе.

Это Порог от чипа до трещины: ниже критического размера стружки край просто шероховатый, но выше него стружка становится местом зарождения трещины, что резко снижает прочность штампа.

Измеренные числа делают этот бетон Исследования тонкого кремния, нарезанного лазерным кубиком, сообщают о прочности передней стороны на разрыв около 1100 МПа, но ниже 600 МПа на задней стороне, той же самой матрицы, намного слабее от поверхности, которая несет худший скол. Осторожные процессы лезвия могут удерживать минимальное сколы в среднем 30 мкм на кремнии, а продвинутая логика или линии памяти могут дисквалифицировать матрицу над чипами всего 5-10 мкм. Рецензируемая работа над сверхточной SiC резки показывает абразивные шкалы размера песка передняя сторона сколы, в то же время обратно влияя на заднюю сторону сколы (обратное влияние на заднюю сторону сколы)Национальная медицинская библиотека США, PMC). Прочность кремниевой матрицы обычно составляет полосу 500-1000 МПа, при этом обратная сколы толкают ее к нижнему концу.

Проверка замыкает цикл. автоматизированный оптический контроль измеряет ширину стружки на соответствие спецификации, сканирующая акустическая микроскопия находит подземные трещины и расслоение, а трех- или четырехточечный тест на изгиб (по методу SEMI прочности штампа) количественно определяет прочность на разрыв образцов, обычно анализируемую со статистикой Weibull. Показания возрастающей нагрузки шпинделя во время резки часто являются самым ранним предупреждением о том, что охлаждающая жидкость или удаление мусора не удается, прежде чем какой-либо чип появится при проверке.

Параметры процесса, контролирующие качество обработки кубиками

Если чипирование является симптомом, параметры являются рычагами. наиболее важными являются скорость шпинделя, скорость подачи, воздействие лезвия, глубина резания за проход и охлаждающая жидкость. Плотный контроль процесса над этими несколькими переменными - это то, что отделяет стабильный процесс резания от проблемы чипирования. Они взаимодействуют, поэтому нет единой лучшей настройки, есть только окно, которое уравновешивает пропускную способность против повреждений. Мы называем это сладким пятном Окно скорости подачи: полоса, в которой подача достаточно быстрая для экономической производительности, но достаточно медленная, чтобы оставаться ниже порога скола. Более тонкая песок и лучшая охлаждающая жидкость расширяют это окно; более твердые материалы и изношенные лезвия сужают его.

Практическое правило технологических лабораторий: вырезать не более 500 мкм материала за проход, а на более твердых материалах делать более мелкие надрезы с большим количеством проходов, чтобы ограничить износ лезвий (Мичиганского университета LNF). более низкие скорости шпинделя обеспечивают более мягкое режущее действие, каждый алмаз откусывает больше, нося более быстрые, но обнажая свежие, острые бриллианты для более чистой огранки, в то время как более высокие скорости кусаются тоньше. Первоначальные тестовые огранки выполняются медленно, около 1-5 мм/с, чтобы прочитать, как хрупкая пластина реагирует перед тем, как перейти на производственную подачу со скоростью 25-75 мм/с.

Глубина резки связывает параметры к стратегии истончения. в кости-до-измельчения (DBG), пластина частично вырезается от передней сначала и затем от заднего плана до конечной толщины, которая разделяет матрицы, когда шлифовка достигает разреза и резко вырезает обратную сторону сколы на тонкой матрице. ступенчатая резка, более широкая верхняя канавка, за которой следует узкий сквозной вырез, выполняет ту же работу в одном монтаже. вместе процесс DBG, процесс травления плазмы и скрытные нарезки кубиками составляют передовой набор инструментов для нарезки кубиками, который Fabs дотягивают до тех пор, когда нарезка лезвия больше не может удерживать выход тонких кубиков. Если ваш поток опирается на агрессивное утончение, наше руководство по агрессивному утончению утончение и обратное шлифование пластин показывает, как мишени толщины формируют рецепт кубиков.

Перспективы отрасли: куда движется обработка пластин (2026+)

То, что меняет форму кубиков, не является размером рынка, это то, что штампы становятся тоньше, а упаковки становятся плотнее, и эта комбинация делает механическое нарезание кубиков лезвий неправильным по умолчанию для расширяющегося куска продуктов. Поскольку дорожные карты увеличивают толщину пластин ниже 50 мкм, а усовершенствованная упаковка, разветвление, чиплеты и гибридное соединение кубиков с пластинами для памяти с высокой пропускной способностью требуют максимальной прочности на разрыв и нулевых частиц, методы с низким и нулевым повреждением (плазма и стелс) продолжают пользоваться общим долевым капиталом. Недавние патенты на процессы направлены на снижение трещин в утонченных пластинах, нарезанных стелс-нарезанными кубиками (в лоб)ВПТЗ США 2025/0069952 А1). Для покупателей это означает определение пределов прочности штампа и обратного скалывания в 2026 году, а не только пропускной способности, поскольку более плотная упаковка наказывает за слабый штамп, который мог бы выдержать более старый поток.

Второй драйвер - силовые полупроводники.SiC и GaN рост устройства для ЭВ инверторов и высокотемпературной электроники продолжает добавлять потребность в нарезке жёстких материалов, а чрезвычайная жёсткость SiC ускоряет износ лезвий настолько, чтобы подтолкнуть внедрение лазера и плазмы. практический сигнал для планирования на 2026 год: если ваша дорожная карта продукта включает в себя более тонкие штампы, сложенную упаковку или широкозонные силовые устройства, оцените путь сингуляции с низким уровнем повреждения сейчас, а не дооснащайте его после появления проблем с урожайностью. Прогнозы размера рынка (сегмент оборудования для нарезки кубиками часто называют около 0,8 млрд долларов США в 2025-26 годах с годовым ростом примерно 7%) являются только фоном направления; инженерный драйвер, более тонкий, плотный, более жёсткий - вот что должно формировать решение о покупке.

Часто задаваемые вопросы