A obleatiene que pasar por tres cambios para convertirse en un chip semiconductor real: primero, el lingote en forma de bloque se corta en obleas; en el segundo proceso, se graban transistores en el frente de la oblea mediante el proceso anterior; finalmente se realiza el envasado, es decir, mediante el proceso de corte, laoblease convierte en un chip semiconductor completo. Se puede ver que el proceso de empaquetado pertenece al proceso de back-end. En este proceso, la oblea se cortará en varios chips individuales hexaedros. Este proceso de obtención de chips independientes se denomina "Singulación", y el proceso de aserrado de la placa de oblea en cuboides independientes se denomina "corte de oblea (Die Sawing)". Recientemente, con la mejora de la integración de semiconductores, el espesor deobleasSe ha vuelto cada vez más delgado, lo que por supuesto trae muchas dificultades al proceso de "singulación".
La evolución del corte de obleas
Los procesos de front-end y back-end han evolucionado a través de la interacción de varias maneras: la evolución de los procesos de back-end puede determinar la estructura y posición de los pequeños chips hexaedros separados del dado en laoblea, así como la estructura y posición de las almohadillas (vías de conexión eléctrica) en la oblea; por el contrario, la evolución de los procesos front-end ha cambiado el proceso y método deobleaadelgazamiento posterior y “corte en cubitos” en el proceso final. Por lo tanto, la apariencia cada vez más sofisticada del paquete tendrá un gran impacto en el proceso de back-end. Además, el número, procedimiento y tipo de corte en cubitos también cambiarán en consecuencia según el cambio en la apariencia del paquete.
Escribano cortando cubitos
En los primeros días, "romper" aplicando fuerza externa era el único método de corte en cubitos que podía dividir elobleaen hexaedro muere. Sin embargo, este método tiene las desventajas de que se astilla o agrieta el borde de la pequeña astilla. Además, dado que las rebabas de la superficie del metal no se eliminan por completo, la superficie de corte también es muy rugosa.
Para solucionar este problema surgió el método de corte “Scribing”, es decir, antes de “romper”, la superficie deloblease corta aproximadamente a la mitad de la profundidad. "Trazar", como sugiere el nombre, se refiere al uso de un impulsor para serrar (cortar a la mitad) la parte frontal de la oblea de antemano. Al principio, la mayoría de las obleas de menos de 6 pulgadas utilizaban este método de corte: primero “cortar” entre chips y luego “romperlo”.
Cortar en cubitos con cuchilla o aserrar con cuchilla
El método de corte "Trazado" se desarrolló gradualmente hasta convertirse en el método de corte (o aserrado) "Corte en cubitos con cuchilla", que es un método de corte utilizando una cuchilla dos o tres veces seguidas. El método de corte "Blade" puede compensar el fenómeno de las pequeñas virutas que se desprenden al "romperse" después de "grabar" y puede proteger las pequeñas virutas durante el proceso de "singulación". El corte con “cuchilla” es diferente al corte “en cubitos” anterior, es decir, después de un corte con “cuchilla”, no se “rompe”, sino que se vuelve a cortar con una cuchilla. Por lo tanto, también se le llama método de “cortar en cubitos por pasos”.
Para proteger la oblea de daños externos durante el proceso de corte, se aplicará una película a la oblea con anticipación para garantizar un "singleing" más seguro. Durante el proceso de “pulido posterior”, la película se adherirá al frente de la oblea. Pero por el contrario, en el corte “cuchilla”, la película debe quedar adherida a la parte posterior de la oblea. Durante la unión de matrices eutécticas (unión de matrices, fijación de los chips separados en la PCB o marco fijo), la película adherida a la parte posterior se caerá automáticamente. Debido a la alta fricción durante el corte, se debe rociar agua desionizada continuamente desde todas las direcciones. Además, el impulsor debe estar equipado con partículas de diamante para que las rodajas se puedan cortar mejor. En este momento, el corte (grosor de la hoja: ancho de la ranura) debe ser uniforme y no debe exceder el ancho de la ranura para cortar en cubitos.
Durante mucho tiempo, el aserrado ha sido el método de corte tradicional más utilizado. Su mayor ventaja es que puede cortar una gran cantidad de obleas en poco tiempo. Sin embargo, si la velocidad de alimentación de la rebanada aumenta considerablemente, aumentará la posibilidad de que se pelen los bordes del chiplet. Por lo tanto, el número de rotaciones del impulsor debe controlarse a unas 30.000 veces por minuto. Se puede ver que la tecnología del proceso de semiconductores es a menudo un secreto acumulado lentamente a través de un largo período de acumulación y prueba y error (en la siguiente sección sobre enlaces eutécticos, discutiremos el contenido sobre corte y DAF).
Cortar en cubitos antes de moler (DBG): la secuencia de corte ha cambiado el método
Cuando el corte con cuchilla se realiza en una oblea de 8 pulgadas de diámetro, no hay necesidad de preocuparse por que el borde del chiplet se pele o se agriete. Pero a medida que el diámetro de la oblea aumenta a 21 pulgadas y el espesor se vuelve extremadamente delgado, los fenómenos de descamación y agrietamiento comienzan a aparecer nuevamente. Para reducir significativamente el impacto físico sobre la oblea durante el proceso de corte, el método DBG de "cortar en cubitos antes de moler" reemplaza la secuencia de corte tradicional. A diferencia del método tradicional de corte con “cuchilla”, que corta continuamente, DBG primero realiza un corte con “cuchilla” y luego adelgaza gradualmente el espesor de la oblea adelgazando continuamente la parte posterior hasta que el chip se divide. Se puede decir que DBG es una versión mejorada del anterior método de corte con "cuchilla". Debido a que puede reducir el impacto del segundo corte, el método DBG se ha popularizado rápidamente en el “envasado a nivel de oblea”.
Corte en cubitos con láser
El proceso de paquete de escala de chip a nivel de oblea (WLCSP) utiliza principalmente corte por láser. El corte por láser puede reducir fenómenos como el pelado y el agrietamiento, obteniendo así chips de mejor calidad, pero cuando el espesor de la oblea es superior a 100 μm, la productividad se reducirá considerablemente. Por lo tanto, se utiliza principalmente en obleas con un espesor inferior a 100 μm (relativamente delgadas). El corte por láser corta el silicio aplicando un láser de alta energía a la ranura de trazado de la oblea. Sin embargo, cuando se utiliza el método de corte por láser convencional (láser convencional), se debe aplicar previamente una película protectora a la superficie de la oblea. Debido a que se calienta o irradia la superficie de la oblea con láser, estos contactos físicos producirán ranuras en la superficie de la oblea y los fragmentos de silicio cortados también se adherirán a la superficie. Se puede ver que el método tradicional de corte por láser también corta directamente la superficie de la oblea y, en este sentido, es similar al método de corte con “cuchilla”.
Stealth Dicing (SD) es un método que consiste en cortar primero el interior de la oblea con energía láser y luego aplicar presión externa a la cinta adherida a la parte posterior para romperla y separar así el chip. Cuando se aplica presión a la cinta en la parte posterior, la oblea se elevará instantáneamente hacia arriba debido al estiramiento de la cinta, separando así el chip. Las ventajas del SD sobre el método tradicional de corte por láser son: primero, no hay restos de silicio; en segundo lugar, el corte (corte: el ancho de la ranura de corte) es estrecho, por lo que se pueden obtener más virutas. Además, el fenómeno de descamación y agrietamiento se reducirá en gran medida utilizando el método SD, que es crucial para la calidad general del corte. Por lo tanto, es muy probable que el método SD se convierta en la tecnología más popular en el futuro.
Corte de plasma en cubitos
El corte por plasma es una tecnología desarrollada recientemente que utiliza grabado por plasma para cortar durante el proceso de fabricación (Fab). El corte por plasma utiliza materiales semigases en lugar de líquidos, por lo que el impacto en el medio ambiente es relativamente pequeño. Y se adopta el método de cortar toda la oblea de una vez, por lo que la velocidad de "corte" es relativamente rápida. Sin embargo, el método de plasma utiliza gas de reacción química como materia prima y el proceso de grabado es muy complicado, por lo que su flujo de proceso es relativamente engorroso. Pero en comparación con el corte con “cuchilla” y el corte por láser, el corte por plasma no daña la superficie de la oblea, lo que reduce la tasa de defectos y obtiene más virutas.
Recientemente, el espesor de la oblea se ha reducido a 30 μm y se utiliza mucho cobre (Cu) o materiales de baja constante dieléctrica (Low-k). Por lo tanto, para evitar rebabas (Burr), también se favorecerán los métodos de corte por plasma. Por supuesto, la tecnología de corte por plasma también está en constante desarrollo. Creo que en un futuro próximo algún día no será necesario usar una máscara especial al grabar, porque esta es una dirección de desarrollo importante del corte por plasma.
A medida que el espesor de las obleas se ha reducido continuamente de 100 μm a 50 μm y luego a 30 μm, los métodos de corte para obtener chips independientes también han ido cambiando y desarrollándose desde el corte por “rotura” y “cuchilla” hasta el corte por láser y el corte por plasma. Aunque los métodos de corte cada vez más maduros han incrementado el coste de producción del propio proceso de corte, por otro lado, al reducir significativamente los fenómenos indeseables como el pelado y el agrietamiento que a menudo ocurren en el corte de chips semiconductores y aumentar el número de chips obtenidos por unidad de oblea. , el costo de producción de un solo chip ha mostrado una tendencia a la baja. Por supuesto, el aumento en el número de chips obtenidos por unidad de área de la oblea está estrechamente relacionado con la reducción en el ancho de la calle de corte en cubitos. Utilizando el corte por plasma, se puede obtener casi un 20% más de virutas en comparación con el método de corte con “cuchilla”, lo que también es una de las principales razones por las que la gente elige el corte por plasma. Con el desarrollo y los cambios de las obleas, la apariencia de los chips y los métodos de envasado, también están surgiendo diversos procesos de corte, como la tecnología de procesamiento de obleas y DBG.
Hora de publicación: 10 de octubre de 2024