A вафлатрябва да премине през три промени, за да се превърне в истински полупроводников чип: първо, слитъкът с форма на блок се нарязва на пластини; във втория процес транзисторите са гравирани върху предната част на пластината през предходния процес; накрая се извършва опаковането, т.е. чрез процеса на рязаневафласе превръща в пълен полупроводников чип. Може да се види, че процесът на опаковане принадлежи към задния процес. В този процес вафлата ще бъде нарязана на няколко хексаедърни отделни чипа. Този процес на получаване на независими чипове се нарича "Singulation", а процесът на рязане на вафлената плоскост в независими кубоиди се нарича "вафлено рязане (Die Sawing)". Напоследък, с подобряването на интеграцията на полупроводниците, дебелината навафлие станал все по-тънък и по-тънък, което разбира се носи много трудности в процеса на „сингулация“.
Еволюцията на нарязването на вафли
Предните и задните процеси са се развили чрез взаимодействие по различни начини: еволюцията на задните процеси може да определи структурата и позицията на хексаедърните малки чипове, отделени от матрицата навафла, както и структурата и позицията на подложките (пътищата за електрическо свързване) на пластината; напротив, еволюцията на предните процеси промени процеса и метода навафлаобратно изтъняване и „изрязване на кубчета“ в задния процес. Следователно все по-усъвършенстваният външен вид на пакета ще окаже голямо влияние върху задния процес. Освен това броят, процедурата и видът на нарязване също ще се променят съответно в зависимост от промяната във външния вид на опаковката.
Scribe Dicing
В ранните дни „счупването“ чрез прилагане на външна сила беше единственият метод за нарязване на кубчета, който можеше да разделивафлав хексаедър умира. Въпреки това, този метод има недостатъците на отчупване или напукване на ръба на малкия чип. Освен това, тъй като неравностите по металната повърхност не са напълно отстранени, повърхността на рязане също е много грапава.
За да се реши този проблем, се появи методът на рязане "Scribing", т.е. преди "счупване", повърхността навафласе изрязва на около половината от дълбочината. „Скрайбиране“, както подсказва името, се отнася до използване на работно колело за рязане (срязване наполовина) на предната страна на пластината предварително. В първите дни повечето вафли под 6 инча използваха този метод на рязане на първо „нарязване“ между чиповете и след това „разчупване“.
Нарязване на ножове или рязане с ножове
Методът на рязане „Scribing“ постепенно се разви в метода на рязане „Blade dicing“ (или рязане), който е метод на рязане с помощта на острие два или три пъти подред. Методът на рязане „Blade“ може да компенсира феномена на малки стърготини, които се отлепват при „счупване“ след „начертаване“ и може да защити малките стружки по време на процеса на „разделяне“. Рязането с „острие“ е различно от предишното рязане „на кубчета“, тоест след рязане с „острие“ не се „чупи“, а се реже отново с острие. Поради това се нарича още метод на „стъпково нарязване на кубчета“.
За да се предпази пластината от външни повреди по време на процеса на рязане, върху пластината ще бъде поставен филм предварително, за да се осигури по-безопасно „отделяне“. По време на процеса на „обратно смилане“ филмът ще бъде прикрепен към предната част на пластината. Но напротив, при рязане с „острие“ филмът трябва да бъде прикрепен към гърба на пластината. По време на евтектичното залепване на матрицата (залепване на матрицата, фиксиране на отделените чипове върху PCB или фиксирана рамка), филмът, прикрепен към гърба, автоматично ще падне. Поради голямото триене по време на рязане, DI вода трябва да се пръска непрекъснато от всички посоки. Освен това работното колело трябва да бъде прикрепено с диамантени частици, за да могат резените да се нарязват по-добре. По това време разрезът (дебелина на острието: ширина на жлеба) трябва да бъде равномерен и не трябва да надвишава ширината на жлеба за рязане.
От дълго време трионът е най-широко използваният традиционен метод на рязане. Най-голямото му предимство е, че може да нареже голям брой вафли за кратко време. Въпреки това, ако скоростта на подаване на среза се увеличи значително, възможността за отлепване на ръба на парчетата ще се увеличи. Следователно броят на завъртанията на работното колело трябва да се контролира на около 30 000 пъти в минута. Може да се види, че технологията на полупроводниковия процес често е тайна, натрупана бавно през дълъг период на натрупване и опити и грешки (в следващия раздел за евтектичното свързване ще обсъдим съдържанието за рязане и DAF).
Нарязване на кубчета преди смилане (DBG): последователността на рязане е променила метода
Когато рязането с острие се извършва върху пластина с диаметър 8 инча, няма нужда да се притеснявате за отлепване или напукване на ръба на парчетата. Но тъй като диаметърът на вафлата се увеличава до 21 инча и дебелината става изключително тънка, феномените на лющене и напукване започват да се появяват отново. За да се намали значително физическото въздействие върху вафлата по време на процеса на рязане, DBG методът на „нарязване на кубчета преди смилане“ замества традиционната последователност на рязане. За разлика от традиционния метод на рязане с „острие“, който реже непрекъснато, DBG първо извършва рязане с „острие“ и след това постепенно изтънява дебелината на пластината чрез непрекъснато изтъняване на задната страна, докато чипът се разцепи. Може да се каже, че DBG е подобрена версия на предишния метод на рязане с „острие“. Тъй като може да намали въздействието на втория разрез, методът DBG бързо се популяризира в „опаковки на ниво вафла“.
Лазерно нарязване на кубчета
Процесът на чип мащабиране на ниво вафла (WLCSP) използва главно лазерно рязане. Лазерното рязане може да намали явления като лющене и напукване, като по този начин се получават по-качествени чипове, но когато дебелината на пластината е повече от 100 μm, производителността ще бъде значително намалена. Поради това се използва най-вече върху вафли с дебелина под 100 μm (сравнително тънки). Лазерното рязане реже силиций чрез прилагане на високоенергиен лазер към жлеба на пластината. Въпреки това, когато използвате метода на конвенционално лазерно рязане (Конвенционален лазер), върху повърхността на пластината трябва предварително да се постави защитен филм. Тъй като нагряването или облъчването на повърхността на пластината с лазер, тези физически контакти ще произведат бразди по повърхността на пластината и нарязаните силициеви фрагменти също ще се придържат към повърхността. Може да се види, че традиционният метод на лазерно рязане също директно реже повърхността на пластината и в това отношение е подобен на метода на рязане с „острие“.
Stealth Dicing (SD) е метод за първо изрязване на вътрешността на пластината с лазерна енергия и след това прилагане на външен натиск върху лентата, прикрепена към гърба, за да се счупи, като по този начин се отделя чипът. Когато се приложи натиск върху лентата отзад, пластината незабавно ще се повдигне нагоре поради разтягането на лентата, като по този начин отделя чипа. Предимствата на SD пред традиционния метод на лазерно рязане са: първо, няма остатъци от силиций; второ, прорезът (Kerf: ширината на жлеба на писеца) е тесен, така че могат да се получат повече чипове. В допълнение, феноменът на лющене и напукване ще бъде значително намален с помощта на метода SD, който е от решаващо значение за цялостното качество на рязането. Следователно методът SD е много вероятно да стане най-популярната технология в бъдеще.
Плазмено нарязване на кубчета
Плазменото рязане е наскоро разработена технология, която използва плазмено ецване за рязане по време на производствения (Fab) процес. Плазменото рязане използва полугазови материали вместо течности, така че въздействието върху околната среда е относително малко. И методът за рязане на цялата вафла наведнъж е възприет, така че скоростта на „рязане“ е относително бърза. Въпреки това, плазменият метод използва химичен реакционен газ като суровина и процесът на ецване е много сложен, така че процесът му е сравнително тромав. Но в сравнение с рязането с „острие“ и лазерното рязане, плазменото рязане не причинява повреда на повърхността на пластината, като по този начин намалява процента на дефекти и получава повече чипове.
Наскоро, тъй като дебелината на пластината е намалена до 30 μm и се използват много мед (Cu) или материали с ниска диелектрична константа (Low-k). Ето защо, за да се предотвратят образувания (Burr), методите за плазмено рязане също ще бъдат предпочитани. Разбира се, технологията за плазмено рязане също се развива непрекъснато. Вярвам, че в близко бъдеще един ден няма да има нужда да се носи специална маска при ецване, защото това е основна посока на развитие на плазменото рязане.
Тъй като дебелината на вафлите непрекъснато намалява от 100 μm до 50 μm и след това до 30 μm, методите на рязане за получаване на независими чипове също се променят и развиват от рязане с „чупене“ и „острие“ до лазерно рязане и плазмено рязане. Въпреки че все по-зрелите методи на рязане са увеличили производствените разходи на самия процес на рязане, от друга страна, чрез значително намаляване на нежеланите явления като лющене и напукване, които често се появяват при рязане на полупроводникови чипове и увеличаване на броя на чиповете, получени за единица пластина , производствените разходи за един чип показват низходяща тенденция. Разбира се, увеличаването на броя на получените чипове на единица площ от вафлата е тясно свързано с намаляването на ширината на улицата за нарязване. Използвайки плазмено рязане, могат да се получат близо 20% повече стружки в сравнение с използването на метода на рязане с „острие“, което също е основна причина хората да избират плазменото рязане. С развитието и промените във вафлите, външния вид на чипа и методите за опаковане, се появяват и различни процеси на рязане, като технология за обработка на вафли и DBG.
Време на публикуване: 10 октомври 2024 г