Ẩn sâu bên trong mỗi chiếc điện thoại thông minh mỏng hơn, mô-đun nguồn mạnh mẽ hơn và thiết kế 3D nhỏ gọn hơn chính là... tấm wafer siêu mỏng—thường được mài mỏng đến dưới 100 µm. Việc đạt được độ dày tối thiểu như vậy mà không bị nứt, cong vênh hoặc hư hỏng bề mặt đòi hỏi một quy trình tích hợp chặt chẽ gồm gắn wafer, mài mặt sau, làm sạch và cắt. Với sự phổ biến nhanh chóng của SiC và GaN Đối với các thiết bị dành cho xe điện và cơ sở hạ tầng 5G, thách thức thậm chí còn lớn hơn: những vật liệu cứng và giòn này đòi hỏi công nghệ cắt chuyên dụng và kiểm soát ô nhiễm. GeekValue Cung cấp đầy đủ các thiết bị xử lý wafer—từ máy gắn wafer, máy mài, máy cắt lát đến máy làm sạch—được thiết kế để mang lại năng suất cao trên các dây chuyền 8 inch và 12 inch.
Bước 1: Dán băng keo bảo vệ – Phương pháp không gây hư hại
Trước khi làm mỏng hoặc cắt, một lớp băng keo bảo vệ chống tia UV hoặc không chống tia UV được dán lên mặt trước của tấm wafer. Một bọt khí nhỏ bị kẹt dưới lớp băng keo cũng có thể tạo ra điểm tập trung ứng suất, dẫn đến các vết nứt nhỏ trong quá trình mài. (GeekValue) máy gắn wafer Sử dụng mô-đun cán màng độc quyền với phạm vi lực căng được kiểm soát từ 0,5 N đến 5 N, điều chỉnh theo thời gian thực dựa trên độ dày và vật liệu của tấm wafer. Hệ thống thị giác kiểm tra giao diện cán màng với độ phân giải 10 µm và loại bỏ bất kỳ tấm wafer nào có bọt khí lớn hơn 50 µm đường kính.
Đối với các tấm wafer siêu mỏng (độ dày mục tiêu < 50 µm), chúng tôi thường khuyên dùng...quy trình hai băng: một lớp băng bảo vệ bề mặt ở mặt trước và một lớp băng cứng hoặc tấm kính đỡ ở mặt sau. Máy dán của chúng tôi có thể dán cả hai lớp băng một cách tuần tự trong một chu trình tự động duy nhất mà không cần can thiệp thủ công. Trong một đánh giá độc lập của một xưởng sản xuất MEMS hàng đầu châu Âu, phương pháp dán băng của GeekValue đã giảm 34% hiện tượng sứt mẻ cạnh do mài so với phương pháp cán màng thủ công.
Bước 2: Mài mặt sau — Kiểm soát TTV và hư hại dưới bề mặt
Quá trình mài wafer loại bỏ lượng lớn silicon (hoặc SiC/GaN) từ mặt sau bằng cách sử dụng bánh mài thô, sau đó là bánh đánh bóng mịn. Thông số quan trọng ở đây là Tổng biến thiên độ dày (TTV)—sự khác biệt giữa điểm dày nhất và mỏng nhất trên toàn bộ tấm wafer. Đối với các tấm wafer 12 inch có độ dày cuối cùng là 80 µm, GeekValue cung cấp giải pháp này. GV-WG950 máy mài luôn cung cấp TTV là ≤ 2,0 µm.
Nghiền kiểu cấp liệu trực tiếp hay cấp liệu chậm: Nên chọn phương pháp nào?
| Tham số | Nghiền trong quá trình cấp liệu | Nghiền bằng phương pháp cấp liệu chậm |
|---|---|---|
| Tốc độ loại bỏ vật liệu | Tốc độ lên đến 200 µm/phút | Tốc độ lên đến 10 µm/phút |
| độ sâu hư hại dưới bề mặt | ~1 – 3 µm | < 0,5 µm |
| Ứng dụng điển hình | Tỉa thưa hàng loạt trước khi hoàn thiện cuối cùng | Đánh bóng giảm ứng suất cuối cùng |
| Độ nhám của bánh xe (#) | #320 – #2000 | #4000 – #8000 |
Máy mài GeekValue tích hợp cả hai giai đoạn trên một trục chính duy nhất với khả năng thay đá mài tự động, cho phép thực hiện quy trình “mài thô + đánh bóng tinh” mà không cần sự can thiệp của người vận hành. Đối với các tấm wafer SiC, nơi độ cứng vật liệu (Mohs 9.5) làm giảm đáng kể tuổi thọ đá mài, máy mài của chúng tôi sử dụng hệ thống mài lại đá mài trực tuyến giúp khôi phục độ sắc bén sau mỗi 50 tấm wafer. Điều này giúp kéo dài tuổi thọ đá mài kim cương thêm khoảng 40% và giữ cho TTV ổn định trong suốt một ca sản xuất.
Giảm căng thẳng thông qua sự tích hợp giữa đánh bóng khô và CMP.
Ngay cả khi nghiền mịn, lớp hư hại dưới bề mặt (Thông thường là silicon vô định hình hoặc bị nứt vi mô) vẫn còn tồn tại. Nếu không được xử lý, nó sẽ làm giảm độ bền chống gãy của chip và có thể gây cong vênh sau khi làm mỏng. Mô-đun sau mài của GeekValue sử dụng bánh mài khô để loại bỏ khoảng 1-2 µm vật liệu bị hư hỏng, khôi phục lại tính toàn vẹn bề mặt. Đối với khách hàng hướng đến độ bền chip cao nhất tuyệt đối (ví dụ: đối với các mô-đun nguồn ô tô), chúng tôi cung cấp giao diện với các công cụ CMP tiếp theo, với thiết kế xử lý wafer để tránh va chạm cạnh.
Bước 3: Làm sạch tấm wafer — Loại bỏ các hạt bụi để cắt lát hoàn hảo
Sau quá trình mài, bề mặt tấm bán dẫn bị nhiễm bẩn bởi bụi silicon, cặn dung dịch mài và các kim loại vết. Quá trình cắt lát tiếp tục tạo ra các hạt mịn. Việc làm sạch kỹ lưỡng là rất cần thiết trước khi kiểm tra, gắn chip hoặc liên kết. (GeekValue's) hệ thống làm sạch wafer đơn Sử dụng sự kết hợp giữa khuấy siêu âm (1,2 MHz), tia nước khử ion áp suất cao (lên đến 8 MPa) và hóa chất kiềm nồng độ thấp (pH 8,5) để nâng và loại bỏ các hạt nhỏ đến kích thước tối thiểu. 0,1 µm mà không làm hư hại lớp wafer mỏng dễ vỡ.
Công thức làm sạch của chúng tôi dành cho các tấm wafer 12 inch dày 100 µm:
Xả sơ: Xả nước khử ion trong 15 giây ở tốc độ 500 vòng/phút.
Phân phối hóa chất: 40 giây dung dịch SC-1 pha loãng tương đương ở 40°C với máy siêu âm hoạt động.
Nước xả chính: Rửa bằng nước khử ion trong 60 giây ở tốc độ 1.200 vòng/phút, bật chế độ phun tia cạnh.
Khô: Ủi khô trong 90 giây với khí nitơ, tăng tốc độ lên 3.000 vòng/phút.
Việc kiểm tra hạt sau khi làm sạch (sử dụng hệ thống KLA-Tencor Surfscan) thường xuyên cho thấy < 10 hạt bổ sung có kích thước ≥ 0,2 µm trên mỗi tấm wafer, chuẩn bị bề mặt cho quá trình kích hoạt plasma hoặc liên kết.
Bước 4: Cắt lát – Những đường cắt gọn gàng trên Silicon, SiC và GaN
Cắt lát (dicing) tách tấm bán dẫn thành các chip riêng lẻ. Thách thức càng tăng lên khi vật liệu khác nhau: silicon tương đối dễ gia công, nhưng SiC và GaN dễ bị sứt mẻ và nứt vỡ. Nền tảng máy cắt lát của GeekValue, GV-DS650Máy này chấp nhận cả việc cắt bằng lưỡi dao kim cương và tạo rãnh bằng laser (với mô-đun laser tùy chọn), bao phủ kích thước vật liệu từ 6 inch đến 12 inch trong một khung máy duy nhất.
Cắt lát bằng lưỡi dao cho silicon khối lượng lớn
Đối với các tấm silicon, phương pháp cắt bằng hai trục chính với lưỡi cắt kim cương liên kết bằng nhựa là phương pháp tiết kiệm chi phí nhất. Máy cưa của chúng tôi đạt được độ rộng vết cắt nhỏ đến mức... 30 µm Sử dụng lưỡi dao 25 µm, giúp giảm đáng kể chiều rộng đường cắt cần thiết và tăng tổng số chip trên mỗi tấm wafer. Camera CCD với độ phân giải 1 µm đo độ mòn của lưỡi dao trong thời gian thực, tự động điều chỉnh độ sâu cắt. Kích thước chip trên các tấm wafer silicon dày 780 µm vẫn ở mức dưới 0,5 mm. 5 µm (phía trên) ngay cả sau 10.000 lần cắt — một chỉ số ổn định đạt được nhờ khả năng giảm chấn rung động chủ động trong vỏ trục chính.
Khắc rãnh bằng laser và cắt chìm cho vật liệu cứng giòn
Các tấm wafer SiC và GaN đòi hỏi một phương pháp tiếp cận khác. Độ cứng cao dẫn đến mài mòn lưỡi cắt nhanh và các vết nứt nhỏ dọc theo cạnh cắt. Mô-đun cắt laser của GeekValue sử dụng laser xung nano giây (355 nm) để tạo ra một rãnh sâu 15-20 µm; sau đó, một lưỡi cắt cơ học sẽ tách các chip với lực tối thiểu. Quy trình lai này giảm hiện tượng vỡ vụn hơn 80% so với chỉ cắt bằng lưỡi cắt, như đã được chứng minh trong một thử nghiệm so sánh trực tiếp trên các tấm wafer MOSFET SiC được thực hiện tại phòng thí nghiệm ứng dụng của chúng tôi:
| Phương pháp | Kích thước chip SiC (trên cùng) | Độ bền khuôn (uốn 3 điểm, MPa) | Tuổi thọ lưỡi dao (số lần cắt/lưỡi dao) |
|---|---|---|---|
| Chỉ có lưỡi dao | 15 – 25 µm | ~600 | ~3,000 |
| Laser + lưỡi dao | < 5 µm | ~950 | ~8,000 |
| Loại bỏ hoàn toàn bằng laser | < 2 µm | ~1,100 | Không áp dụng (chỉ dành cho laser) |
Dữ liệu cho thấy rõ ràng rằng các phương pháp kết hợp hoặc hoàn toàn bằng laser cải thiện đáng kể độ bền của chip – một thông số quan trọng đối với các thiết bị điện SiC cần chịu được chu kỳ nhiệt từ -40°C đến +175°C.
Tích hợp bốn bước: Khái niệm dây chuyền quy trình của GeekValue
Một nguyên nhân thường gặp gây thất thoát năng suất là sự chuyển giao không đồng bộ giữa máy gắn băng, máy mài, máy làm sạch và máy cắt lát. Các tấm wafer để tiếp xúc quá lâu sau khi mài sẽ hấp thụ độ ẩm; việc xử lý quá nhiều sau khi làm sạch sẽ làm tái nhiễm bẩn bề mặt. Dây chuyền xử lý wafer của GeekValue kết nối cả bốn trạm thông qua giao diện SECS/GEM chung và một môi trường mini trung tâm duy trì độ sạch theo tiêu chuẩn ISO Class 3. Các hộp SMIF hoặc khay mở được theo dõi bằng RFID, và MES nhận dữ liệu thời gian thực về TTV, số lượng hạt làm sạch và kích thước mảnh cắt cho mỗi tấm wafer.
Gần đây, chúng tôi đã bàn giao một dây chuyền hoàn chỉnh cho một khách hàng nâng cấp từ dây chuyền sản xuất SiC 8 inch lên 12 inch, đạt tỷ lệ sản phẩm đạt chất lượng ngay lần đầu tiên là... 99.2% Chỉ trong vòng ba tuần sau khi lắp đặt—điều này phần lớn là nhờ vào hệ thống điều khiển vòng kín và các thông số quy trình đồng nhất trên tất cả các mô-đun. Các kỹ sư ứng dụng của chúng tôi đã túc trực tại chỗ trong suốt quá trình kiểm định, tinh chỉnh trình tự độ nhám của đá mài cho cấu trúc lớp màng mỏng SiC đặc thù của khách hàng.
Tìm kiếm đối tác cung cấp thiết bị phù hợp cho việc tỉa thưa và cắt hạt giống
Việc đánh giá giá máy mài và làm mỏng wafer không chỉ dựa trên chi phí đầu tư ban đầu. Hãy xem xét chi phí vật tư tiêu hao (đá mài, lưỡi cắt, băng keo UV), độ ổn định của TTV trong suốt vòng đời của đá mài, và dịch vụ hỗ trợ cho mô-đun laser nếu bạn đang làm việc với SiC hoặc GaN. GeekValue cung cấp mô hình tổng chi phí sở hữu (TCO) minh bạch và bảo hành toàn diện 24 tháng cho tất cả thiết bị xử lý wafer. Trung tâm phụ tùng của chúng tôi tại Singapore và Châu Âu đảm bảo các vật tư tiêu hao quan trọng đến nhà máy của bạn trong vòng 48 giờ.
Nếu bạn đang gặp khó khăn với việc cắt lát wafer mỏng, năng suất cắt lát GaN hoặc các lỗi liên quan đến hạt trong quá trình ghép nối, Hãy liên hệ với nhóm của chúng tôi. Để được xem xét quy trình hoặc xem bản ghi hình trình diễn hoạt động của máy cắt lát 12 inch và máy làm sạch wafer đơn mới nhất của chúng tôi.