Микрофлюидное лазерное оборудование для обработки полупроводниковых пластин

Обзор оборудования для технологии лазерного микроджета

Технология микроджет-лазера - это передовой, широко используемый гибридный метод микрообработки, который соединяет ′′полоскатый ′′ струю воды с лазерным пучком.Используя механизм управления полным внутренним отражением, аналогичный оптическому волокнуВо время обработки струя непрерывно охлаждает зону взаимодействия и эффективно удаляет образовавшиеся мусор и порошок.поддержка более чистого и стабильного процесса.

Как холодный, чистый и высококонтролируемый лазерный процесс, технология микрореактивного лазера эффективно смягчает распространенные проблемы, связанные с сухой лазерной обработкой, включая повреждения, вызванные теплом,загрязнение и перемещение, деформация, окисление, микротрещины, и конусные резки.Это делает его особенно подходящим для твердых и хрупких полупроводниковых материалов и передовых упаковочных приложений, где производительность и консистенция являются критическими.

Основное описание микрореактивной лазерной обработки

1) Источник лазера

• Диодно-накачиваемый твердотельный лазер Nd:YAG (DPSS)

• Ширина импульса: опции μs/ns

• Длина волны: 1064 нм / 532 нм / 355 нм варианты

• Средняя мощность: 10200 Вт (типичные номинальные уровни: 50/100/200 Вт)

2) Система водного струя

• Фильтрованная деионизированная (DI) вода, подача низкого/высокого давления по мере необходимости

• Типичное потребление: ~1 л/ч (при репрезентативном давлении 300 бар)

• Результативная сила незначительна: < 0,1 Н

3) Дымоход

• Диаметр нозджи: 30-150 мкм

• Материалы сопла: сапфир или бриллиант

4) вспомогательные системы

• Модуль насоса высокого давления

• Система очистки и фильтрации воды

- Что?

Технические спецификации (две эталонные конфигурации)

Процессорная способность (ссылка)

• Грубость поверхности: Ra ≤ 1,6 μm (конфигурация A) / Ra ≤ 1,2 μm (конфигурация B)

• Скорость бурения/открытия: ≥ 1,25 мм/с

• Скорость резки по окружности: ≥ 6 мм/с

• Линейная скорость резки: ≥ 50 мм/с

Применимые материалы включают кристаллы нитрида галлия (GaN), полупроводники с ультраширокой полосой пробела (например, алмаз, оксид галлия), специальные материалы для аэрокосмической промышленности, углеродно-керамические субстраты LTCC,фотоэлектрические материалы, сцинтилляторные кристаллы и многое другое.

Обработка лазером микроджета

Применение оборудования с микрореактивной лазерной технологией

1) Резание вафли (резание)

• Материалы: кремний (Si), карбид кремния (SiC), нитрид галлия (GaN) и другие твердые/хрупкие пластины

• Стоимость: заменяет бриллиантовые лезвия и уменьшает их дробление

  • Окрашивание края: < 5 мкм (окрашивание лезвия обычно > 20 мкм)

• Производительность: скорость резки может увеличиться на ~ 30%

  • Пример: SiC нагрев до 100 мм/с

• Стелс-дикинг: внутренняя модификация лазера плюс разделение с помощью струи, подходящее для сверхтонких пластин (< 50 мкм)

•  

2) Бурение щелочью и обработка микроотводов

• Проход через кремний через (TSV) бурение для 3D IC

• Обработка тепловых микроотводов для силовых устройств, таких как IGBT

• Типичные параметры:

  • Диаметр отверстия: 10 ‰ 200 мкм

  • Соотношение сторон: до 10:1

  • Грубость боковой стенки: Ra < 0,5 μm (лучше, чем прямая лазерная абляция, часто Ra > 2 μm)

3) Усовершенствованная упаковка

• Открытие окна RDL: лазер + струя устраняет пассивацию и выявляет подложки

• Упаковка на уровне пластины (WLP): обработка эпоксидными формовочными соединениями (EMC) для упаковки Fan-Out

• Преимущества: уменьшает деформацию, вызванную механическим напряжением; урожайность может превышать 99,5%

4) Обработка полупроводниковых соединений

• Материалы: GaN, SiC и другие полупроводники широкой полосы пропускания

• Случаи использования:

  • Обработка отверстий/отрезков в воротах для устройств HEMT: подача энергии под управлением струи помогает избежать теплового разложения GaN

  • Лазерная отжига: локальное нагревание с помощью микроджета для активации ионно-имплантированных областей (например, областей источника SiC MOSFET)

5) Ремонт дефектов и тонкая настройка

• Лазерное слияние/аблатация избыточных схем в памяти (DRAM/NAND)

• Подборка массива микролент для оптических датчиков, таких как ToF

• Точность: управление энергией ± 1%; ошибка положения ремонта < 0,1 мкм

Часто задаваемые вопросы.

Вопрос 1: Что такое микрореактивная лазерная технология?
A: Это гибридный лазерный процесс микрообработки, в котором тонкий высокоскоростной струя воды направляет лазерный луч через полное внутреннее отражение,обеспечивает точную подачу энергии на заготовку при непрерывном охлаждении и удалении мусора;.

Q2: Каковы основные преимущества по сравнению с сухой лазерной обработкой?
Ответ: уменьшение повреждений от тепла, меньшее загрязнение и перемещение, меньший риск окисления и микротрещин, минимизация конического выделения и улучшение качества края на твердых и хрупких материалах.

Q3: Какие полупроводниковые материалы лучше всего подходят для микрореактивной лазерной обработки?
О: твердые и хрупкие материалы, такие как SiC и GaN, а также кремниевые пластины.оксида галлия) и выбранных продвинутых керамических субстратов.