Is-semikondutturi huma parti integrali mill-ħidma interna ta 'apparat mediku, li jikkontribwixxu għall-konduttività bejn non-kondutturi u kondutturi biex jikkontrollaw il-kurrent. Min-naħa tiegħu, il-proċess ta 'assemblaġġ biex isir is-semikonduttur perfett huwa dettaljat ħafna, speċjalment issa li l-apparati qed isiru iżgħar u iżgħar. Peress li s-semikondutturi huma minjaturizzati malajr biex jidħlu f'dawn l-apparati iżgħar, ir-rwol tal-lejżers fil-manifattura tas-semikondutturi adatta.
It-teknoloġija tal-lejżer ħafna drabi tintuża fil-manifattura tas-semikondutturi għar-raġġi irqaq, preċiżi, versatili u qawwija tagħha għal varjetà ta 'raġunijiet, inklużi qtugħ, iwweldjar, tneħħija tal-kisi u mmarkar.
Qtugħ/kitba
Fil-produzzjoni ta 'semikondutturi, hemm diversi passi ta' dicing, inkluż qtugħ ta 'wejfers minn blokki tal-kristall u mudelli minn films irqaq. Dicing bil-lejżer jiżgura li laqx jinqatgħu b'mod nadif sabiex jidħlu sew fl-apparat finali. L-użu tal-lejżers jippermetti li s-semikondutturi jinqatgħu f'ħafna forom u mudelli li mhumiex possibbli bl-użu ta 'metodi oħra ta' dicing. Skont l-Iskola tal-Inġinerija u Xjenza Applikata tal-Fondazzjoni Fu tal-Università ta 'Columbia, il-qtugħ tal-wejfers bl-użu ta' dan il-metodu jnaqqas l-użu tal-għodda u t-telf tal-materjal u jirriżulta f'rendiment ogħla.
Materjal ta 'studju ta' Columbia dwar l-ipproċessar tal-lejżer semikondutturi jiddikjara li "vantaġġi tal-qtugħ bil-lejżer jinkludu inqas xedd ta 'għodda, telf ta' materjal imnaqqas madwar il-qatgħa, rendimenti ogħla minħabba inqas ksur, u tibdil aktar mgħaġġel minħabba l-faċilità ta 'twaħħil."
Għażla oħra għat-tqattigħ hija skrining - tħaffir serje ta 'toqob għomja spazjati mill-qrib jew li jikkoinċidu f'nofs il-materjal. Dan huwa metodu użat ħafna fl-applikazzjonijiet tal-manifattura tas-semikondutturi, bħal qtugħ ta 'sottostrati ta' ossidu tal-aluminju f'trasportaturi taċ-ċippa jew separazzjoni ta 'wejfers tas-silikon f'ċipep. Ta 'min jinnota li t-tip ta' lejżer meħtieġ għall-iskrib jiddependi fuq il-materjal użat.
L-università tgħid, "L-iskrib ta 'l-ossidu ta' l-aluminju juża lejżers tas-CO2, filwaqt li l-iskrib tas-silikon juża lejżers Nd:YAG minħabba li materjali differenti għandhom rati ta 'assorbiment differenti f'tul ta' mewġ differenti."
Il-motivazzjoni għall-użu ta 'skrining versus qtugħ tiddependi fuq il-veloċità li biha sseħħ l-azzjoni fil-ħanut tal-fabbrikazzjoni. "Għal ossidu tal-aluminju, li huwa ta' madwar 0.025 pulzier ħoxna, il-materjal jista' jiġi miktub b'rata ta' madwar 10 pulzieri kull sekonda bl-użu ta' laser CO2 ta' qawwa medja, filwaqt li għal laser simili, ir-rata tat-tqattigħ tista' tkun frazzjonijiet ta’ pulzier kull sekonda,” jikteb l-istaff tal-università. "L-iskrib joffri wkoll il-vantaġġ li jkun jista 'jikteb is-sottostrat qabel ma jitlesta l-ipproċessar u mbagħad jisseparah faċilment f'ċipep wara l-ipproċessar."
Welding
L-issaldjar bil-lejżer jew l-iwweldjar tad-dijodu tal-lejżer huwa l-proċess ta 'tidwib ta' partijiet ħdejn xulxin ta 'komponent semikonduttur flimkien, bħall-iżgurar ta' wejfer ma 'pjanċa ta' appoġġ. Għal bordijiet ta 'appoġġ li huma lesti biex jiġu magħqudin (bħal frejms taċ-ċomb), il-lejżer ipoġġi marka ta' identifikazzjoni fuq il-qafas u mbagħad iħares il-wiċċ biex jiżgura li ż-żewġ partijiet ikunu mwaħħla sew flimkien. Ladarba magħqudin flimkien, il-magna tal-immarkar tal-lejżer tneħħi l-burrs maħluqa mill-proċess ta 'ħruxija.
Tneħħija tal-kisi
L-iżgurar li s-semikondutturi huma nodfa u ħielsa minn difetti huwa parti minn proċess ta 'manifattura msejjaħ tneħħija tal-kisi. Bl-użu ta 'lejżer (ġeneralment Nd:YAG), kisjiet mhux mixtieqa jistgħu jitneħħew bħal ma 'raża jew ram, u kif b'kisi ta' deheb jew film irqiq. Għal deburring, il-laser juża r-raġġ fin u preċiż tiegħu biex ineħħi l-materjal żejjed mingħajr ma jikkawża ħsara lill-prodott.Tneħħija ta' kisijippermetti li d-difetti jiġu analizzati b'mod aktar ċar, u jelimina l-ħtieġa ta 'żarmar għall-ispezzjoni, li jista' jirriżulta fi ħsara lill-prodott.
Immarkar
L-immarkar bil-lejżer tas-semikondutturihuwa importanti għat-traċċabilità u l-leġibbiltà tal-prodott, li jfisser li l-lejżer għandu jkun leġibbli b'mod ċar fi stampi żgħar ħafna. It-traċċabilità tal-prodott tfisser li l-prodott jista’ jiġi ssorveljat permezz tal-istadji multipli tal-produzzjoni kif ukoll tad-distribuzzjoni finali. Dan jagħmilha aktar faċli biex issib u tiżola kategoriji speċifiċi ta 'difetti.
Iċ-ċipep immarkati għandhom ikunu jistgħu jinqraw ukoll, peress li l-immarkar huwa mod utli biex jiġi ddeterminat liema prodott huwa adattat għal applikazzjoni. Skont Wafer World, "Il-laser mhux biss jaqta 'fil-wiċċ tal-wejfer iżda wkoll jirranġa mill-ġdid il-partiċelli tal-wiċċ biex joħolqu marki estremament baxxi iżda faċli biex jinqraw."
Hemm żewġ tipi ta 'markers użati fuq semikondutturi: etch markers u markers ittemprati. Markers tal-inċiżjoni huma saffi irqaq ta 'materjal li jitneħħew permezz ta' lejżer, u jħallu marka minsuġa fond ta 'madwar 12 sa 25 mikron. Dawn spiss jissejħu "marki iebsin" minħabba li hemm bidla viżibbli fis-saff tal-wiċċ.
Marki ta 'l-ittemprar, min-naħa l-oħra, jużaw laser issettjat għal livell ta' qawwa aktar baxx biex jirranġaw mill-ġdid il-molekuli aktar milli jqabbduhom. Dan joħloq kuntrast fuq il-wiċċ taċ-ċippa li huwa viżibbli meta d-dawl jiġi rifless.
Tip tal-laser
Bħalissa, il-kumpaniji l-aktar jużaw lejżers fi stat solidu għall-fabbrikazzjoni taċ-ċippa minħabba li huma magħrufa għall-qawwa għolja tagħhom u jużaw minerali bħala l-mezz tal-lejżer. Il-midja minerali tipikament tikkonsisti minn kristalli tal-ittriju, aluminju, granata jew ittriju vanadate. Pereżempju, il-lejżers Nd:YAG jużaw kristalli tal-granata tal-aluminju tal-ittriju drogati bin-neodimju bħala l-mezz. Ir-raġġ tal-lejżer huwa ġġenerat bl-użu ta 'oxxillatur li jistimula l-medju b'dawl minn dajowd tal-lejżer.
Tip wieħed ta 'laser ta' stat solidu użat għall-immarkar taċ-ċippa, inċiżjoni u dicing huwa l-laser tal-fibra, jgħid Keyence, u żżid li l-lejżers ta 'veloċità għolja jużaw "fibri ottiċi bħala resonaturi u joħolqu strutturi li jikkoinċidu permezz ta' kisi ta 'fibra drogata Yb-ion," jinnota li l-lejżers tal-fibra tiegħu huma magħrufa bħala s-serje MD-F ta 'lejżers tal-fibra tal-assi 3-. "Uħud mill-użi tal-lasers tal-fibra jinkludu t-tneħħija ta 'burrs minn proċessi ta' qabel il-produzzjoni, l-immarkar tal-kodiċijiet tat-traċċabilità, u t-tneħħija tar-reżina għall-analiżi tad-difetti."
Lejżers Excimer jintużaw ukoll fil-manifattura tas-semikondutturi. Dawn huma fil-fondultravjolaLejżers (UV) b'tul ta 'mewġ li jvarja minn 126 nm sa 351 nm li jintużaw primarjament għall-mikromachining tal-polimeru. Ir-raġġi tal-lejżer UV iqsar meta mqabbla mal-istat solidu jagħmluhom adattati għal kwalunkwe tip ta 'materjal, inklużi materjali fraġli ħafna u delikati, u jippermettulhom jaħdmu f'żona preċiża żgħira ħafna b'punt ta' azzjoni mnaqqas. Meta jintuża għall-immarkar, il-lejżer UV jibdel l-istruttura tal-materjal tal-prodott fil-livell molekulari mingħajr ma jiġġenera sħana fiż-żona tal-madwar.
Innovazzjoni tal-Laser
Bħalissa, lejżers ta 'stat solidu u excimer huma meqjusa bħala l-għażliet ewlenin meta tuża l-manifattura tal-lejżer għall-produzzjoni tas-semikondutturi. Madankollu, għażla ġdida li tista 'tirrivali mal-klassiċi tista' dalwaqt tkun disponibbli. Fi studju reċenti ppubblikat fil-ġurnal Nature, tim ta 'riċerkaturi mill-Università ta' Kyoto immexxi minn Susumu Noda kiteb li ħadu passi biex jegħlbu l-limitazzjonijiet tal-luminożità tal-lejżer semikondutturi billi jibdlu l-istruttura tal-lejżers li jarmu l-wiċċ tal-kristall fotoniku (PCSELs). Skont l-Istitut tal-Inġiniera Elettrika u Elettronika, il-luminożità hija vantaġġ li tinkludi l-grad ta 'fokus jew diverġenza ta' raġġ ta 'dawl. -operazzjonijiet fuq skala minħabba sfidi bid-daqs u l-luminożità tal-lasers.
Ħafna drabi, il-problema bil-PCSELs tirriżulta mix-xewqa li jespandu ż-żona ta 'emissjoni tagħhom, li jfisser li hemm lok biex id-dawl joxxilla fid-direzzjoni tal-emissjoni u fid-direzzjoni trasversali. "Dawn l-oxxillazzjonijiet trasversali huma magħrufa bħala modi ta 'ordni ogħla u jistgħu jeqirdu l-kwalità tar-raġġ," jikteb l-IEEE. "Barra minn hekk, jekk il-lejżer jitħaddem kontinwament, is-sħana ġewwa l-lejżer tista 'tbiddel l-indiċi refrattiv tal-apparat, li jwassal għal aktar deterjorazzjoni tal-kwalità tar-raġġ."
Fl-istudju Nature, ir-riċerkaturi użaw kristalli fotoniċi inkorporati fil-lejżer u "adattaw ir-riflettur intern biex jippermettu oxxillazzjonijiet b'mod wieħed fuq żona usa 'u biex jikkumpensaw għall-ħsara termali." Dawn il-bidliet ippermettew li l-lejżer iżomm kwalità għolja tar-raġġ matul tħaddim kontinwu.
Ir-riċerkaturi żviluppaw PCSEL ta' dijametru ta' 3-mm fl-istudju tagħhom, qabża ta' 10-darbiet mill-apparat PCSEL ta' dijametru ta' 1-mm ta' qabel.
"Għall-laser li jarmi l-wiċċ tal-kristall fotoniku b'dijametru reżonanti kbir ta '3 mm, [mewġa kontinwa] poteri tal-ħruġ ta' aktar minn 50 W, oxxillazzjonijiet puri b'mod wieħed, u diverġenza ta 'raġġ estremament dejqa ta' 0.05 grad , li jikkorrispondi għal aktar minn 10,000 wavelengths fil-materjal, inkisbu, "kitbu r-riċerkaturi fl-istudju. Il-luminożità ...... tilħaq 1 GW ċm-2 sr-1, komparabbli mal-lejżers kbar eżistenti."
Ta 'min jinnota li permezz ta' "lejżers ta 'volum kbir", ir-riċerkaturi jfissru l-lejżers ta' stat solidu u excimer użati bħalissa fil-manifattura tal-lejżer semikondutturi.
Bħala parti mill-proċess tat-twaqqif ta’ ċentru ta’ eċċellenza ta’ 1,000-metru kwadru għal lejżers li jarmu l-wiċċ għall-kristalli fotoniċi fl-Università ta’ Kyoto, Noda u t-tim tiegħu qalbu wkoll mill-manifattura ta’ kristalli fotoniċi bl-użu ta’ litografija b’raġġ ta’ elettroni għal fabbrikazzjoni tagħhom bil-litografija nanoimprint.
"Il-litografija E-beam hija preċiża, iżda ġeneralment bil-mod wisq għall-manifattura fuq skala kbira," tgħid l-IEEE. "Il-litografija tan-nanoimprint bażikament tqabbad mudelli fuq semikondutturi u hija utli biex toħloq mudelli regolari ħafna malajr."
Skont l-istudju, il-pass li jmiss huwa li tkompli tespandi d-dijametru tal-lejżer minn 3 sa 10 millimetri - daqs li allegatament jipproduċi 1 kilowatt ta 'qawwa tal-ħruġ.
