ما هو تقطيع الويفر؟

A رقاقةيجب أن تمر بثلاثة تغييرات لتصبح شريحة شبه موصلة حقيقية: أولاً، يتم تقطيع السبيكة على شكل كتلة إلى رقائق؛ وفي العملية الثانية يتم نقش الترانزستورات على مقدمة الرقاقة من خلال العملية السابقة؛ أخيرًا، يتم تنفيذ التغليف، أي من خلال عملية القطعرقاقةتصبح شريحة شبه موصلة كاملة. يمكن ملاحظة أن عملية التغليف تنتمي إلى العملية الخلفية. في هذه العملية، سيتم تقطيع الرقاقة إلى عدة شرائح فردية سداسية الشكل. تسمى هذه العملية للحصول على رقائق مستقلة "Singulation"، وتسمى عملية نشر لوح الرقاقة إلى مكعبات مستقلة "قطع الرقاقة (Die Sawing)". في الآونة الأخيرة، مع تحسين تكامل أشباه الموصلات، سمكرقائقأصبحت أرق وأرق، الأمر الذي يجلب بالطبع الكثير من الصعوبة لعملية "التفرد".

تطور تقطيع الويفر

لقد تطورت عمليات الواجهة الأمامية والخلفية من خلال التفاعل بطرق مختلفة: يمكن لتطور العمليات الخلفية أن يحدد بنية وموضع الرقائق الصغيرة السداسية المنفصلة عن القالب الموجود علىرقاقةوكذلك هيكل وموضع الوسادات (مسارات التوصيل الكهربائي) على الرقاقة؛ على العكس من ذلك، أدى تطور العمليات الأمامية إلى تغيير العملية والطريقةرقاقةترقق الظهر و"التقطيع" في العملية الخلفية. لذلك، فإن المظهر المتطور بشكل متزايد للحزمة سيكون له تأثير كبير على العملية الخلفية. علاوة على ذلك، فإن عدد وإجراءات ونوع القطع سيتغير أيضًا وفقًا للتغيير في مظهر العبوة.

تقطيع الكاتب

في الأيام الأولى، كان "الكسر" من خلال تطبيق القوة الخارجية هو أسلوب التكعيب الوحيد الذي يمكن أن يقسم العالمرقاقةيموت في السداسي. ومع ذلك، فإن هذه الطريقة لها مساوئ التقطيع أو التشقق في حافة الشريحة الصغيرة. بالإضافة إلى ذلك، بما أن النتوءات الموجودة على السطح المعدني لم تتم إزالتها بالكامل، فإن سطح القطع يكون أيضًا خشنًا جدًا.
ولحل هذه المشكلة ظهرت طريقة القطع "الكتابة" أي قبل "تكسير" سطح القطعة.رقاقةيتم قطعها إلى حوالي نصف العمق. تشير كلمة "الكتابة"، كما يوحي الاسم، إلى استخدام المكره لقطع الجانب الأمامي من الرقاقة (نصف قطعه) مسبقًا. في الأيام الأولى، استخدمت معظم الرقائق التي يقل حجمها عن 6 بوصات طريقة القطع هذه المتمثلة في "التقطيع" أولاً بين الرقائق ثم "الكسر".

تقطيع الشفرة أو نشر الشفرة

تطورت طريقة القطع "الكتابة" تدريجيًا إلى طريقة القطع (أو النشر) "الشفرة"، وهي طريقة القطع باستخدام الشفرة مرتين أو ثلاث مرات متتالية. يمكن لطريقة القطع "الشفرة" أن تعوض ظاهرة تقشر الرقائق الصغيرة عند "الكسر" بعد "الخدش"، ويمكنها حماية الرقائق الصغيرة أثناء عملية "الفرد". يختلف القطع "بالشفرة" عن القطع "بالشفرة" السابق، أي أنه بعد القطع "بالشفرة"، لا "ينكسر"، بل يتم القطع مرة أخرى بالشفرة. ولذلك، يطلق عليها أيضًا طريقة "التقطيع التدريجي".

من أجل حماية الرقاقة من التلف الخارجي أثناء عملية القطع، سيتم تطبيق فيلم على الرقاقة مسبقًا لضمان "فرد" أكثر أمانًا. أثناء عملية "الطحن الخلفي"، سيتم تثبيت الفيلم على الجزء الأمامي من الرقاقة. ولكن على العكس من ذلك، في قطع "الشفرة"، يجب أن يتم ربط الفيلم بالجزء الخلفي من الرقاقة. أثناء ربط القالب سهل الانصهار (ربط القالب، تثبيت الرقائق المنفصلة على PCB أو الإطار الثابت)، سوف يسقط الفيلم المتصل بالظهر تلقائيًا. ونظرًا للاحتكاك العالي أثناء القطع، يجب رش ماء DI بشكل مستمر من جميع الاتجاهات. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يتم ربط المكره بجزيئات الماس بحيث يمكن تقطيع الشرائح بشكل أفضل. في هذا الوقت، يجب أن يكون القطع (سمك الشفرة: عرض الأخدود) موحدًا ويجب ألا يتجاوز عرض أخدود التقطيع.
لفترة طويلة، كان النشر هو طريقة القطع التقليدية الأكثر استخدامًا. أكبر ميزة لها هي أنها تستطيع قطع عدد كبير من الرقاقات في وقت قصير. ومع ذلك، إذا تمت زيادة سرعة تغذية الشريحة بشكل كبير، فستزداد احتمالية تقشير حافة الشريحة. ولذلك، ينبغي التحكم في عدد دورات المكره بحوالي 30.000 مرة في الدقيقة. يمكن ملاحظة أن تكنولوجيا معالجة أشباه الموصلات غالبًا ما تكون سرًا يتراكم ببطء خلال فترة طويلة من التراكم والتجربة والخطأ (في القسم التالي حول الترابط سهل الانصهار، سنناقش المحتوى المتعلق بالقطع وDAF).

التقطيع قبل الطحن (DBG): لقد غيّر تسلسل القطع الطريقة

عندما يتم إجراء القطع بالشفرة على رقاقة بقطر 8 بوصة، فلا داعي للقلق بشأن تقشير حافة الشريحة أو تشققها. ولكن عندما يزيد قطر الرقاقة إلى 21 بوصة ويصبح سمكها رقيقًا للغاية، تبدأ ظاهرة التقشر والتكسير في الظهور مرة أخرى. من أجل تقليل التأثير المادي على الرقاقة بشكل كبير أثناء عملية القطع، تحل طريقة DBG المتمثلة في "التقطيع إلى مكعبات قبل الطحن" محل تسلسل القطع التقليدي. على عكس طريقة القطع التقليدية "بالشفرة" التي تقوم بالقطع بشكل مستمر، تقوم DBG أولاً بإجراء قطع "الشفرة"، ثم تقوم بتخفيف سمك الرقاقة تدريجيًا عن طريق تخفيف الجانب الخلفي بشكل مستمر حتى يتم تقسيم الشريحة. يمكن القول أن DBG هي نسخة مطورة من طريقة القطع "الشفرة" السابقة. نظرًا لأنها يمكن أن تقلل من تأثير القطع الثاني، فقد تم نشر طريقة DBG بسرعة في "التغليف على مستوى الرقاقة".

التقطيع بالليزر

تستخدم عملية حزمة مقياس الرقائق على مستوى الرقاقة (WLCSP) بشكل أساسي القطع بالليزر. القطع بالليزر يمكن أن يقلل من الظواهر مثل التقشير والتكسير، وبالتالي الحصول على رقائق ذات جودة أفضل، ولكن عندما يكون سمك الرقاقة أكثر من 100μm، سيتم تقليل الإنتاجية بشكل كبير. لذلك، يتم استخدامه في الغالب على الرقائق ذات سمك أقل من 100μm (رفيع نسبيًا). يقوم القطع بالليزر بقطع السيليكون عن طريق تطبيق ليزر عالي الطاقة على أخدود كاتب الرقاقة. ومع ذلك، عند استخدام طريقة القطع بالليزر التقليدية (الليزر التقليدي)، يجب وضع طبقة واقية على سطح الرقاقة مسبقًا. نظرًا لتسخين سطح الرقاقة أو تشعيعه بالليزر، فإن هذه التلامسات المادية ستنتج أخاديد على سطح الرقاقة، كما ستلتصق شظايا السيليكون المقطوعة بالسطح. يمكن ملاحظة أن طريقة القطع بالليزر التقليدية تقوم أيضًا بقطع سطح الرقاقة بشكل مباشر، وفي هذا الصدد، فهي تشبه طريقة القطع "بالشفرة".

التقطيع الخفي (SD) هي طريقة يتم من خلالها قطع الجزء الداخلي من الرقاقة باستخدام طاقة الليزر، ثم ممارسة ضغط خارجي على الشريط المتصل بالجزء الخلفي لكسره، وبالتالي فصل الشريحة. عندما يتم الضغط على الشريط الموجود في الخلف، سيتم رفع الرقاقة على الفور إلى الأعلى بسبب تمدد الشريط، وبالتالي فصل الشريحة. مزايا SD على طريقة القطع بالليزر التقليدية هي: أولاً، لا يوجد حطام السيليكون؛ ثانيًا، الشق (الشق: عرض أخدود الكاتب) ضيق، لذا يمكن الحصول على المزيد من الرقائق. بالإضافة إلى ذلك، سيتم تقليل ظاهرة التقشير والتكسير بشكل كبير باستخدام طريقة SD، وهو أمر بالغ الأهمية للجودة الشاملة للقطع. لذلك، من المرجح جدًا أن تصبح طريقة SD هي التقنية الأكثر شيوعًا في المستقبل.

تقطيع البلازما
القطع بالبلازما هي تقنية تم تطويرها مؤخرًا تستخدم حفر البلازما للقطع أثناء عملية التصنيع (Fab). يستخدم القطع بالبلازما مواد شبه غازية بدلاً من السوائل، وبالتالي فإن التأثير على البيئة يكون صغيراً نسبياً. ويتم اعتماد طريقة قطع الرقاقة بأكملها في وقت واحد، وبالتالي فإن سرعة "القطع" تكون سريعة نسبيًا. ومع ذلك، تستخدم طريقة البلازما غاز التفاعل الكيميائي كمواد خام، وعملية النقش معقدة للغاية، لذا فإن تدفق العملية مرهق نسبيًا. ولكن بالمقارنة مع القطع "بالشفرة" والقطع بالليزر، فإن القطع بالبلازما لا يسبب ضررًا لسطح الرقاقة، وبالتالي تقليل معدل الخلل والحصول على المزيد من الرقائق.

في الآونة الأخيرة، منذ أن تم تقليل سمك الرقاقة إلى 30 ميكرومتر، وتم استخدام الكثير من النحاس (Cu) أو المواد ذات العزل الكهربائي المنخفض (Low-k). لذلك، من أجل منع نتوءات (Burr)، سيتم أيضًا تفضيل طرق القطع بالبلازما. وبطبيعة الحال، تكنولوجيا القطع بالبلازما تتطور باستمرار. أعتقد أنه في المستقبل القريب، لن تكون هناك حاجة في يوم ما إلى ارتداء قناع خاص عند الحفر، لأن هذا هو الاتجاه الرئيسي لتطور قطع البلازما.

نظرًا لأن سماكة الرقاقات قد تم تقليلها بشكل مستمر من 100 ميكرومتر إلى 50 ميكرومتر ثم إلى 30 ميكرومتر، فقد تغيرت أيضًا طرق القطع للحصول على رقائق مستقلة وتطورت من القطع "الكسر" و"الشفرة" إلى القطع بالليزر والقطع بالبلازما. على الرغم من أن طرق القطع الناضجة بشكل متزايد قد زادت من تكلفة إنتاج عملية القطع نفسها، من ناحية أخرى، من خلال تقليل الظواهر غير المرغوب فيها بشكل كبير مثل التقشير والتكسير التي تحدث غالبًا في قطع شرائح أشباه الموصلات وزيادة عدد الرقائق التي يتم الحصول عليها لكل وحدة رقاقة ، أظهرت تكلفة إنتاج شريحة واحدة اتجاهًا هبوطيًا. وبطبيعة الحال، فإن الزيادة في عدد الرقائق التي تم الحصول عليها لكل وحدة مساحة من الرقاقة ترتبط ارتباطا وثيقا بانخفاض عرض شارع التقطيع. باستخدام القطع بالبلازما، يمكن الحصول على ما يقرب من 20% من الرقائق مقارنة باستخدام طريقة القطع "بالشفرة"، وهو أيضًا سبب رئيسي وراء اختيار الأشخاص للقطع بالبلازما. مع تطور وتغييرات الرقائق ومظهر الرقاقة وطرق التعبئة والتغليف، ظهرت أيضًا عمليات القطع المختلفة مثل تكنولوجيا معالجة الرقاقات وDBG.