A όστιαπρέπει να περάσει από τρεις αλλαγές για να γίνει ένα πραγματικό τσιπ ημιαγωγών: πρώτον, το πλινθίο σχήματος μπλοκ κόβεται σε γκοφρέτες. Στη δεύτερη διαδικασία, τα τρανζίστορ είναι χαραγμένα στο μπροστινό μέρος της γκοφρέτας μέσω της προηγούμενης διαδικασίας. τέλος, γίνεται η συσκευασία, δηλαδή μέσω της διαδικασίας κοπής, ηόστιαγίνεται ένα πλήρες τσιπ ημιαγωγών. Μπορεί να φανεί ότι η διαδικασία συσκευασίας ανήκει στη διαδικασία back-end. Σε αυτή τη διαδικασία, η γκοφρέτα θα κοπεί σε πολλά εξαεδρικά μεμονωμένα τσιπ. Αυτή η διαδικασία απόκτησης ανεξάρτητων τσιπ ονομάζεται "Singulation" και η διαδικασία κοπής της σανίδας γκοφρέτας σε ανεξάρτητα κυβοειδή ονομάζεται "κοπή γκοφρέτας (Die Sawing)". Πρόσφατα, με τη βελτίωση της ολοκλήρωσης ημιαγωγών, το πάχος τουγκοφρέτεςέχει γίνει όλο και πιο λεπτή, κάτι που φυσικά φέρνει μεγάλη δυσκολία στη διαδικασία «μονοποίησης».
Η εξέλιξη της γκοφρέτας σε κύβους
Οι διεργασίες front-end και back-end έχουν εξελιχθεί μέσω της αλληλεπίδρασης με διάφορους τρόπους: η εξέλιξη των διεργασιών back-end μπορεί να καθορίσει τη δομή και τη θέση των εξάεδρων μικρών τσιπ που χωρίζονται από το καλούπι στοόστια, καθώς και τη δομή και τη θέση των μαξιλαριών (διαδρομές ηλεκτρικής σύνδεσης) στη γκοφρέτα. Αντίθετα, η εξέλιξη των διεργασιών front-end άλλαξε τη διαδικασία και τη μέθοδοόστιαλέπτυνση της πλάτης και «κοψίδι σε κύβους» στη διαδικασία του back-end. Επομένως, η ολοένα και πιο εξελιγμένη εμφάνιση του πακέτου θα έχει μεγάλο αντίκτυπο στη διαδικασία back-end. Επιπλέον, ο αριθμός, η διαδικασία και ο τύπος κοπής θα αλλάξουν ανάλογα ανάλογα με την αλλαγή στην εμφάνιση του πακέτου.
Scribe Dicing
Τις πρώτες μέρες, το «σπάσιμο» με την εφαρμογή εξωτερικής δύναμης ήταν η μόνη μέθοδος κοπής σε κύβους που μπορούσε να διαιρέσει τουςόστιασε εξάεδρο πεθαίνει. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος έχει τα μειονεκτήματα του θρυμματισμού ή του ραγίσματος της άκρης του μικρού τσιπ. Επιπλέον, καθώς τα γρέζια στη μεταλλική επιφάνεια δεν έχουν αφαιρεθεί εντελώς, η επιφάνεια κοπής είναι επίσης πολύ τραχιά.
Για να λυθεί αυτό το πρόβλημα, δημιουργήθηκε η μέθοδος κοπής «Scribing», δηλαδή πριν «σπάσει» η επιφάνεια τουόστιακόβεται στο μισό περίπου βάθος. Το "Scribing", όπως υποδηλώνει το όνομα, αναφέρεται στη χρήση μιας πτερωτής για να πριονίσει (μισοκόψει) την μπροστινή πλευρά της γκοφρέτας εκ των προτέρων. Τις πρώτες μέρες, οι περισσότερες γκοφρέτες κάτω των 6 ιντσών χρησιμοποιούσαν αυτή τη μέθοδο κοπής πρώτα «κόψιμο» μεταξύ των τσιπς και μετά «σπάσιμο».
Λεπίδα σε κύβους ή πριόνισμα λεπίδων
Η μέθοδος κοπής "Scribing" εξελίχθηκε σταδιακά στη μέθοδο κοπής (ή πριονίσματος) "Blade dicing", η οποία είναι μια μέθοδος κοπής χρησιμοποιώντας μια λεπίδα δύο ή τρεις φορές στη σειρά. Η μέθοδος κοπής «Blade» μπορεί να αναπληρώσει το φαινόμενο των μικρών τσιπς που ξεφλουδίζουν όταν «σπάνε» μετά το «σκάψιμο» και μπορεί να προστατεύσει τα μικρά τσιπ κατά τη διαδικασία «μονοποίησης». Η κοπή «λεπίδας» διαφέρει από την προηγούμενη κοπή «κόψιμο σε κύβους», δηλαδή μετά από κοπή «λεπίδας» δεν «σπάει», αλλά κόβει ξανά με λεπίδα. Ως εκ τούτου, ονομάζεται επίσης μέθοδος «βήματος κύβους».
Προκειμένου να προστατεύεται η γκοφρέτα από εξωτερικές βλάβες κατά τη διαδικασία κοπής, θα εφαρμοστεί μια μεμβράνη στη γκοφρέτα εκ των προτέρων για να εξασφαλιστεί ασφαλέστερο «ξεμόλυσμα». Κατά τη διαδικασία "πίσω λείανσης", η μεμβράνη θα στερεωθεί στο μπροστινό μέρος της γκοφρέτας. Αλλά αντίθετα, στην κοπή «λεπίδας», η μεμβράνη πρέπει να στερεωθεί στο πίσω μέρος της γκοφρέτας. Κατά τη διάρκεια της ευτηκτικής συγκόλλησης μήτρας (συγκόλληση με καλούπι, στερέωση των διαχωρισμένων τσιπ στο PCB ή στο σταθερό πλαίσιο), η μεμβράνη που είναι προσαρτημένη στο πίσω μέρος θα πέσει αυτόματα. Λόγω της υψηλής τριβής κατά την κοπή, το νερό DI πρέπει να ψεκάζεται συνεχώς από όλες τις κατευθύνσεις. Επιπλέον, η πτερωτή πρέπει να στερεωθεί με σωματίδια διαμαντιού, έτσι ώστε οι φέτες να μπορούν να τεμαχιστούν καλύτερα. Αυτή τη στιγμή, η τομή (πάχος λεπίδας: πλάτος αυλάκωσης) πρέπει να είναι ομοιόμορφη και δεν πρέπει να υπερβαίνει το πλάτος του αυλακιού κοπής.
Για πολύ καιρό, το πριόνισμα ήταν η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη παραδοσιακή μέθοδος κοπής. Το μεγαλύτερο πλεονέκτημά του είναι ότι μπορεί να κόψει μεγάλο αριθμό γκοφρέτες σε σύντομο χρονικό διάστημα. Ωστόσο, εάν η ταχύτητα τροφοδοσίας της φέτας αυξηθεί πολύ, θα αυξηθεί η πιθανότητα ξεφλούδισμα της άκρης του τσιπ. Επομένως, ο αριθμός των περιστροφών της πτερωτής θα πρέπει να ελέγχεται σε περίπου 30.000 φορές ανά λεπτό. Μπορεί να φανεί ότι η τεχνολογία της διαδικασίας ημιαγωγών είναι συχνά ένα μυστικό που συσσωρεύεται αργά μέσα από μια μακρά περίοδο συσσώρευσης και δοκιμής και λάθους (στην επόμενη ενότητα για την ευτηκτική σύνδεση, θα συζητήσουμε το περιεχόμενο σχετικά με την κοπή και το DAF).
Κοπή σε κύβους πριν από το τρίψιμο (DBG): η σειρά κοπής άλλαξε τη μέθοδο
Όταν η κοπή λεπίδας εκτελείται σε μια γκοφρέτα διαμέτρου 8 ιντσών, δεν υπάρχει λόγος να ανησυχείτε για το ξεφλούδισμα ή το ράγισμα της άκρης των τσιπς. Καθώς όμως η διάμετρος της γκοφρέτας αυξάνεται στις 21 ίντσες και το πάχος γίνεται εξαιρετικά λεπτό, αρχίζουν να εμφανίζονται ξανά φαινόμενα ξεφλούδισμα και σκάσιμο. Προκειμένου να μειωθεί σημαντικά ο φυσικός αντίκτυπος στη γκοφρέτα κατά τη διαδικασία κοπής, η μέθοδος DBG «κόψιμο σε κύβους πριν από το τρίψιμο» αντικαθιστά την παραδοσιακή σειρά κοπής. Σε αντίθεση με την παραδοσιακή μέθοδο κοπής "λεπίδας" που κόβει συνεχώς, η DBG εκτελεί πρώτα μια κοπή "λεπίδας" και στη συνέχεια λεπταίνει σταδιακά το πάχος της γκοφρέτας λεπτύνοντας συνεχώς την πίσω πλευρά μέχρι να χωριστεί το τσιπ. Μπορούμε να πούμε ότι το DBG είναι μια αναβαθμισμένη έκδοση της προηγούμενης μεθόδου κοπής «λεπίδας». Επειδή μπορεί να μειώσει τον αντίκτυπο της δεύτερης κοπής, η μέθοδος DBG έχει διαδοθεί γρήγορα στη «συσκευασία σε επίπεδο γκοφρέτας».
Laser Dicing
Η διαδικασία συσκευασίας κλίμακας τσιπ σε επίπεδο πλακέτας (WLCSP) χρησιμοποιεί κυρίως κοπή με λέιζερ. Η κοπή με λέιζερ μπορεί να μειώσει φαινόμενα όπως το ξεφλούδισμα και το ράγισμα, λαμβάνοντας έτσι τσιπς καλύτερης ποιότητας, αλλά όταν το πάχος του πλακιδίου είναι μεγαλύτερο από 100μm, η παραγωγικότητα θα μειωθεί σημαντικά. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται κυρίως σε γκοφρέτες με πάχος μικρότερο από 100μm (σχετικά λεπτές). Η κοπή με λέιζερ κόβει το πυρίτιο εφαρμόζοντας λέιζερ υψηλής ενέργειας στην αυλάκωση γραφής της γκοφρέτας. Ωστόσο, κατά τη χρήση της συμβατικής μεθόδου κοπής με λέιζερ (Συμβατικό Λέιζερ), πρέπει να εφαρμόζεται εκ των προτέρων μια προστατευτική μεμβράνη στην επιφάνεια του πλακιδίου. Επειδή η θέρμανση ή η ακτινοβολία της επιφάνειας της γκοφρέτας με λέιζερ, αυτές οι φυσικές επαφές θα δημιουργήσουν αυλακώσεις στην επιφάνεια της γκοφρέτας και τα κομμένα θραύσματα πυριτίου θα προσκολληθούν επίσης στην επιφάνεια. Μπορεί να φανεί ότι η παραδοσιακή μέθοδος κοπής με λέιζερ κόβει επίσης άμεσα την επιφάνεια της γκοφρέτας, και από αυτή την άποψη, είναι παρόμοια με τη μέθοδο κοπής «λεπίδας».
Το Stealth Dicing (SD) είναι μια μέθοδος κοπής πρώτα του εσωτερικού της γκοφρέτας με ενέργεια λέιζερ και, στη συνέχεια, άσκησης εξωτερικής πίεσης στην ταινία που είναι συνδεδεμένη στο πίσω μέρος για να σπάσει, διαχωρίζοντας έτσι το τσιπ. Όταν ασκείται πίεση στην ταινία στο πίσω μέρος, η γκοφρέτα θα ανυψωθεί αμέσως προς τα πάνω λόγω του τεντώματος της ταινίας, χωρίζοντας έτσι το τσιπ. Τα πλεονεκτήματα του SD σε σχέση με την παραδοσιακή μέθοδο κοπής με λέιζερ είναι: πρώτον, δεν υπάρχουν υπολείμματα πυριτίου. Δεύτερον, η κεφαλή (Kerf: το πλάτος του αυλακιού γραφής) είναι στενή, επομένως μπορούν να ληφθούν περισσότερες μάρκες. Επιπλέον, το φαινόμενο ξεφλούδισμα και σκάσιμο θα μειωθεί σημαντικά χρησιμοποιώντας τη μέθοδο SD, η οποία είναι καθοριστική για τη συνολική ποιότητα της κοπής. Επομένως, η μέθοδος SD είναι πολύ πιθανό να γίνει η πιο δημοφιλής τεχνολογία στο μέλλον.
Κύβος πλάσματος
Η κοπή πλάσματος είναι μια τεχνολογία που αναπτύχθηκε πρόσφατα που χρησιμοποιεί χάραξη πλάσματος για την κοπή κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κατασκευής (Fab). Η κοπή πλάσματος χρησιμοποιεί ημι-αέρια υλικά αντί για υγρά, επομένως οι επιπτώσεις στο περιβάλλον είναι σχετικά μικρές. Και υιοθετείται η μέθοδος κοπής ολόκληρης της γκοφρέτας ταυτόχρονα, οπότε η ταχύτητα «κοπής» είναι σχετικά γρήγορη. Ωστόσο, η μέθοδος πλάσματος χρησιμοποιεί αέριο χημικής αντίδρασης ως πρώτη ύλη, και η διαδικασία χάραξης είναι πολύ περίπλοκη, επομένως η ροή της διαδικασίας είναι σχετικά δυσκίνητη. Ωστόσο, σε σύγκριση με την κοπή με "λεπίδα" και την κοπή με λέιζερ, η κοπή με πλάσμα δεν προκαλεί ζημιά στην επιφάνεια του πλακιδίου, μειώνοντας έτσι το ποσοστό ελαττωμάτων και αποκτώντας περισσότερα τσιπ.
Πρόσφατα, αφού το πάχος της γκοφρέτας μειώθηκε στα 30μm και χρησιμοποιούνται πολλά υλικά χαλκού (Cu) ή χαμηλής διηλεκτρικής σταθεράς (Low-k). Ως εκ τούτου, για να αποφευχθούν τα γρέζια (Burr), θα ευνοηθούν και οι μέθοδοι κοπής με πλάσμα. Φυσικά, η τεχνολογία κοπής πλάσματος επίσης αναπτύσσεται συνεχώς. Πιστεύω ότι στο εγγύς μέλλον, μια μέρα δεν θα χρειαστεί να φοράτε ειδική μάσκα κατά τη χάραξη, γιατί αυτή είναι μια σημαντική κατεύθυνση ανάπτυξης της κοπής πλάσματος.
Καθώς το πάχος των γκοφρετών μειώνεται συνεχώς από 100μm σε 50μm και στη συνέχεια σε 30μm, οι μέθοδοι κοπής για την απόκτηση ανεξάρτητων τσιπς αλλάζουν και εξελίσσονται επίσης από «σπάσιμο» και κοπή «λεπίδας» σε κοπή με λέιζερ και κοπή πλάσματος. Αν και οι ολοένα και πιο ώριμες μέθοδοι κοπής έχουν αυξήσει το κόστος παραγωγής της ίδιας της διαδικασίας κοπής, από την άλλη πλευρά, μειώνοντας σημαντικά τα ανεπιθύμητα φαινόμενα όπως το ξεφλούδισμα και το ράγισμα που συμβαίνουν συχνά στην κοπή τσιπ ημιαγωγών και αυξάνοντας τον αριθμό των τσιπ που λαμβάνονται ανά μονάδα γκοφρέτας , το κόστος παραγωγής ενός μόνο τσιπ παρουσίασε πτωτική τάση. Φυσικά, η αύξηση του αριθμού των τσιπ που λαμβάνονται ανά μονάδα επιφάνειας της γκοφρέτας σχετίζεται στενά με τη μείωση του πλάτους του δρόμου κοπής. Χρησιμοποιώντας την κοπή πλάσματος, μπορούν να ληφθούν σχεδόν 20% περισσότερα τσιπ σε σύγκριση με τη χρήση της μεθόδου κοπής «λεπίδας», η οποία είναι επίσης ένας σημαντικός λόγος για τον οποίο οι άνθρωποι επιλέγουν την κοπή πλάσματος. Με την ανάπτυξη και τις αλλαγές των γκοφρετών, της εμφάνισης των τσιπ και των μεθόδων συσκευασίας, εμφανίζονται επίσης διάφορες διαδικασίες κοπής όπως η τεχνολογία επεξεργασίας γκοφρέτας και η DBG.
Ώρα δημοσίευσης: Οκτ-10-2024