Hálfleiðarar eru óaðskiljanlegur hluti af innri starfsemi lækningatækja, sem stuðla að leiðni milli óleiðara og leiðara til að stjórna straumnum. Aftur á móti er samsetningarferlið til að búa til hinn fullkomna hálfleiðara mjög ítarlegt, sérstaklega núna þegar tæki eru að verða minni og minni. Þar sem hálfleiðarar eru örstutt smækkaðir til að passa inn í þessi smærri tæki, hefur hlutverk leysis í hálfleiðaraframleiðslu aðlagast.
Lasertækni er oft notuð í hálfleiðaraframleiðslu fyrir þunna, nákvæma, fjölhæfa og öfluga geisla af ýmsum ástæðum, þar á meðal skurði, suðu, fjarlægingu húðunar og merkingu.
Klippa/rita
Við framleiðslu á hálfleiðurum eru ýmis teningaskref, þar á meðal að skera oblátur úr kristalkubbum og sniðmát úr þunnum filmum. Að teninga með leysi tryggir að flögur séu hreinlega skornar þannig að þær passi rétt inn í lokabúnaðinn. Með því að nota leysir er hægt að skera hálfleiðara í mörg form og mynstur sem ekki er mögulegt með öðrum teningaaðferðum. Samkvæmt Fu Foundation School of Engineering and Applied Science í Columbia háskólanum, dregur það að skera oblátur með þessari aðferð úr sliti á verkfærum og efnistapi og leiðir til meiri uppskeru.
Í námsefni Columbia um leysirvinnslu hálfleiðara kemur fram að "kostir leysisskurðar fela í sér minna slit á verkfærum, minna efnistap í kringum skurðinn, meiri afrakstur vegna minna brots og hraðari viðsnúningur vegna auðveldrar uppsetningar."
Annar valmöguleiki til að klippa er rista - að bora röð af þéttum eða skarast blindholum hálfa leið í gegnum efnið. Þetta er aðferð sem er mikið notuð í framleiðslu á hálfleiðara, svo sem að skera áloxíð hvarfefni í flísar eða aðskilja kísilplötur í flís. Það er athyglisvert að gerð leysir sem þarf til að rita fer eftir því hvaða efni er notað.
Háskólinn segir: "Áloxíðritun notar CO2 leysir, en kísilritun notar Nd:YAG leysira vegna þess að mismunandi efni hafa mismunandi frásogshraða við mismunandi bylgjulengdir."
Hvatinn fyrir því að nota ritsöfnun á móti klippingu fer eftir hraðanum sem aðgerðin á sér stað í framleiðslubúðinni. „Fyrir áloxíð, sem er um 0.025 tommur þykkt, er hægt að rita efnið á hraða sem er um 10 tommur á sekúndu með því að nota miðlungs afl CO2 leysir, en fyrir svipaðan leysir getur skurðarhraðinn vera brot úr tommu á sekúndu,“ skrifar háskólastarfsmenn. "Skriftun býður einnig upp á þann kost að hægt sé að rita undirlagið áður en vinnslu er lokið og síðan auðveldlega aðskilið það í flís eftir vinnslu."
Weldi
Laser lóðun eða leysidíóða suðu er ferlið við að bræða aðliggjandi hluta hálfleiðarahluta saman, líkt og að festa oblátu við stuðningsplötu. Fyrir stuðningsplötur sem eru tilbúnar til að tengja saman (svo sem blýgrinda), setur leysirinn auðkennismerki á rammann og grófir síðan yfirborðið til að tryggja að hlutarnir tveir séu tryggilega tengdir saman. Þegar það hefur verið tengt saman fjarlægir leysimerkjavélin burrs sem myndast við hrjúfunarferlið.
Fjarlæging húðunar
Að tryggja að hálfleiðarar séu hreinir og lausir við galla er hluti af framleiðsluferli sem kallast húðun. Með því að nota leysir (venjulega Nd:YAG) er hægt að fjarlægja óæskilega húðun eins og með plastefni eða kopar og eins og með gull- eða þunnfilmuhúð. Til að afgrata notar leysirinn fína, nákvæma geisla sinn til að fjarlægja umfram efni án þess að valda skemmdum á vörunni.Fjarlæging á húðungerir kleift að greina galla skýrar og útiloka þörfina fyrir að taka í sundur fyrir skoðun, sem gæti leitt til skemmda á vöru.
Merking
Lasermerking hálfleiðaraer mikilvægt fyrir rekjanleika vöru og læsileika, sem þýðir að leysirinn þarf að vera vel læsilegur í mjög litlu letri. Rekjanleiki vöru þýðir að hægt er að rekja vöruna í gegnum mörg framleiðsluþrep sem og endanlega dreifingu. Þetta gerir það auðveldara að finna og einangra tiltekna flokka galla.
Merktar flögur þurfa einnig að vera læsilegar, þar sem merking er gagnleg leið til að ákvarða hvaða vara hentar í notkun. Samkvæmt Wafer World, "Leiserinn sker ekki aðeins inn í yfirborð oblátunnar heldur endurraðar einnig yfirborðsagnirnar til að búa til afar grunnar en auðlesnar merkingar."
Það eru tvær tegundir af merkjum sem notaðar eru á hálfleiðara: ætingarmerki og glæðumerki. Ætsmerki eru þunn lög af efni sem eru fjarlægð með leysi og skilur eftir sig áferðarmerki um það bil 12 til 25 míkron djúpt. Þetta er oft nefnt „harðmerki“ vegna þess að sjáanleg breyting er á yfirborðslaginu.
Gleðimerki nota aftur á móti leysir stillt á lægra aflstigi til að endurraða sameindunum frekar en að æta þær. Þetta skapar andstæður á flísyfirborðinu sem sést þegar ljós endurkastast.
Laser gerð
Eins og er, fyrirtæki nota aðallega solid-state leysir til að framleiða flís vegna þess að þeir eru þekktir fyrir mikinn kraft og nota málmgrýti sem leysimiðil. Steinefnismiðlar samanstanda venjulega af yttríum, áli, granat eða yttríum vanadati kristöllum. Til dæmis nota Nd:YAG leysir neodymium-dópaða yttríum ál granatkristalla sem miðil. Lasergeislinn er myndaður með sveiflu sem örvar miðilinn með ljósi frá leysidíóðu.
Ein tegund af solid-state leysir sem notaður er til að merkja flís, leturgröftur og teninga er trefjaleysirinn, segir Keyence, og bætir við að háhraða leysirnir noti „ljóstrefjar sem resonators og búa til skarast mannvirki í gegnum Yb-ion doped trefjaklæðningu. tekið fram að trefjaleysir þess eru þekktir sem MD-F röð 3-ása trefjaleysis. "Sumt af notkun trefjaleysis felur í sér að fjarlægja burr úr forframleiðsluferlum, merkja rekjanleikakóða og fjarlægja plastefni til að greina galla."
Excimer leysir eru einnig notaðir í hálfleiðaraframleiðslu. Þessir eru djúpirútfjólublátt(UV) leysir með bylgjulengdir á bilinu 126 nm til 351 nm sem eru fyrst og fremst notaðir til fjölliða örvinnslu. Styttri UV leysigeislar samanborið við fast ástand gera þá hentuga fyrir hvers kyns efni, þar á meðal mjög viðkvæm og viðkvæm efni, og gera þeim kleift að vinna á mjög litlu nákvæmu svæði með minni verkunarpunkt. Þegar hann er notaður til merkingar breytir UV leysirinn uppbyggingu vöruefnisins á sameindastigi án þess að mynda hita á nærliggjandi svæði.
Laser nýsköpun
Eins og er, er litið á solid-state og excimer leysir sem helstu valkostina þegar leysir eru notaðir til hálfleiðaraframleiðslu. Hins vegar gæti nýr valkostur sem gæti keppt við klassíkina fljótlega verið fáanlegur. Í nýlegri rannsókn sem birt var í tímaritinu Nature skrifaði hópur vísindamanna frá Kyoto-háskóla undir forystu Susumu Noda að þeir hafi gert ráðstafanir til að sigrast á takmörkunum á birtustigi hálfleiðara leysir með því að breyta uppbyggingu ljóseindakristalla yfirborðsgeisla leysira (PCSEL). Samkvæmt stofnun rafmagns- og rafeindaverkfræðinga er birta kostur sem felur í sér hversu fókus eða frávik ljósgeisla er. PCSEL, þótt það sé litið á sem aðlaðandi valkost fyrir hábirtu leysigeisla, hefur áður verið óskalanlegt til notkunar í stórum -kvarða aðgerðir vegna áskorana með stærð og birtustig leysinna.
Oft stafar vandamálið með PCSELs af löngun til að stækka losunarsvæði þeirra, sem þýðir að það er pláss fyrir ljósið til að sveiflast í útblástursstefnu og í þverstefnu. "Þessar þversveiflur eru þekktar sem hærra röð stillingar og geta eyðilagt gæði geislans," skrifar IEEE. "Að auki, ef leysirinn er notaður stöðugt, getur hitinn inni í leysinum breytt brotstuðul tækisins, sem leiðir til frekari versnunar á geislagæðum."
Í Nature rannsókninni notuðu rannsakendur ljóseindakristalla sem voru felldir inn í leysirinn og „aðlaguðu innri endurskinsmerkin til að leyfa sveiflur í einstillingu yfir stærra svæði og til að bæta fyrir hitauppstreymi. Þessar breytingar gerðu leysinum kleift að viðhalda háum geislagæðum í samfelldri notkun.
Rannsakendur þróuðu 3-mm þvermál PCSEL í rannsókn sinni, 10-falt stökk frá fyrra 1-mm þvermál PCSEL tæki.
"Fyrir ljóseindakristal yfirborðsgeisla leysir með stórt ómunarþvermál 3 mm, [samfelld bylgja] úttakskraftur sem er meira en 50 W, hreinar einhams sveiflur og afar þröngt geislabil upp á 0,05 gráðu, sem samsvarar meira en 10,000 bylgjulengdum í efninu, hafa náðst,“ skrifuðu rannsakendur í rannsókninni. Birtustigið ...... nær 1 GW cm-2 sr-1, sambærilegt við núverandi stóra leysigeisla."
Það er athyglisvert að með „stórmagns leysir“ meina rannsakendur fastástands- og excimer leysir sem nú eru notaðir við hálfleiðara leysirframleiðslu.
Sem hluti af ferlinu við að koma á fót 1,000-fermetra öndvegismiðstöð fyrir yfirborðsgeisla leysigeisla fyrir ljóseindakristalla við Kyoto háskólann, hafa Noda og teymi hans einnig færst frá því að framleiða ljóseindakristalla með rafeindageislalitógrafíu til búa þær til með nanoimprint lithography.
"E-geisla lithography er nákvæm, en venjulega of hægur fyrir stórfellda framleiðslu," segir IEEE. "Nanoimprint lithography upphleyptar í grundvallaratriðum mynstur á hálfleiðara og er gagnlegt til að búa til mjög venjuleg mynstur fljótt."
Samkvæmt rannsókninni er næsta skref að halda áfram að stækka þvermál leysisins úr 3 í 10 millimetra - stærð sem að sögn framleiðir 1 kílóvatt af framleiðsla.
