A vohvelitäytyy käydä läpi kolme muutosta tullakseen todelliseksi puolijohdesiruksi: ensin lohkon muotoinen harkko leikataan kiekoiksi; toisessa prosessissa transistorit kaiverretaan kiekon etupuolelle edellisen prosessin kautta; lopuksi suoritetaan pakkaus, eli leikkausprosessin kauttavohvelisiitä tulee täydellinen puolijohdesiru. Voidaan nähdä, että pakkausprosessi kuuluu taustaprosessiin. Tässä prosessissa kiekko leikataan useiksi heksaederiksi yksittäisiksi siruiksi. Tätä itsenäisten lastujen hankkimisprosessia kutsutaan "Singulaatioksi" ja prosessia, jossa kiekkolevy sahataan itsenäisiksi kuutioiksi, kutsutaan "kiekkoleikkaukseksi (die Sawing)". Viime aikoina puolijohteiden integroinnin parantuessa paksuusvohveleitaon tullut ohuemmaksi ja ohuemmaksi, mikä tietysti vaikeuttaa "singulaation" prosessia.
Vohvelin kuutioimisen kehitys
Etu- ja taustaprosessit ovat kehittyneet vuorovaikutuksen kautta monin eri tavoin: taustaprosessien kehitys voi määrittää heksaedrin pienten sirujen rakenteen ja sijainnin, jotka on erotettu suulakkeesta.vohveli, sekä kiekkojen tyynyjen (sähköisten liitäntäreittien) rakenne ja sijainti; päinvastoin, etupään prosessien kehitys on muuttanut prosessia ja menetelmäävohveliselän oheneminen ja "kuoppaus" taustaprosessissa. Siksi pakkauksen yhä kehittyneemmällä ulkonäöllä on suuri vaikutus taustaprosessiin. Lisäksi kuutioiden määrä, menettelytapa ja tyyppi muuttuvat vastaavasti pakkauksen ulkonäön muutoksen mukaan.
Scribe Dicing
Alkuaikoina "rikkominen" ulkoista voimaa käyttämällä oli ainoa kuutiomenetelmä, joka pystyi jakamaanvohveliheksaedriin kuolee. Tällä menetelmällä on kuitenkin haittapuolena pienen lastun reunan halkeilu tai halkeilu. Lisäksi, koska metallipinnan purseet eivät poistu kokonaan, leikkauspinta on myös erittäin karkea.
Tämän ongelman ratkaisemiseksi otettiin käyttöön "Scribing"-leikkausmenetelmä, eli ennen "rikkomista"vohvelileikataan noin puoleen syvyydestä. "Scribing", kuten nimestä voi päätellä, viittaa siipipyörän käyttämiseen kiekon etupuolen sahaamiseen (puolileikkaukseen) etukäteen. Alkuaikoina useimmat alle 6 tuuman kiekot käyttivät tätä leikkausmenetelmää, jossa ensin "leikkattiin" lastujen välissä ja sitten "rikotaan".
Terän kuutioiminen tai sahaus
"Scribing"-leikkausmenetelmä kehittyi vähitellen "Blade dicing" -leikkausmenetelmäksi (tai sahausmenetelmäksi), joka on menetelmä, jossa leikataan terällä kaksi tai kolme kertaa peräkkäin. Teräleikkausmenetelmä voi korvata pienten lastujen irtoamisen ilmiön, kun se "murtuu" "kirjoituksen" jälkeen, ja se voi suojata pieniä lastuja "singulaatioprosessin" aikana. ”Teräleikkaus” eroaa aiemmasta ”kuutioinnista”, eli ”teräleikkauksen” jälkeen se ei ”murtu”, vaan leikkaa uudelleen terällä. Siksi sitä kutsutaan myös "step dicing" -menetelmäksi.
Suojatakseen kiekkoja ulkoisilta vaurioilta leikkausprosessin aikana, kiekkoon kiinnitetään etukäteen kalvo, joka varmistaa turvallisemman "singlin". "Takahionta" -prosessin aikana kalvo kiinnitetään kiekon etuosaan. Mutta päinvastoin, "teräleikkauksessa" kalvo tulee kiinnittää kiekon takaosaan. Eutektisen muottiliitoksen (stanssaus, eroteltujen sirujen kiinnittäminen piirilevylle tai kiinteään runkoon) aikana takaosaan kiinnitetty kalvo putoaa automaattisesti. Leikkauksen aikaisen suuren kitkan vuoksi DI-vettä tulee ruiskuttaa jatkuvasti kaikista suunnista. Lisäksi siipipyörä tulee kiinnittää timanttihiukkasilla, jotta viipaleet viipaloituvat paremmin. Tällä hetkellä leikkauksen (terän paksuus: uran leveys) on oltava tasainen eikä se saa ylittää kuutiouran leveyttä.
Sahaus on pitkään ollut yleisimmin käytetty perinteinen leikkausmenetelmä. Sen suurin etu on, että se pystyy leikkaamaan suuren määrän kiekkoja lyhyessä ajassa. Kuitenkin, jos viipaleen syöttönopeutta suuresti nostetaan, sirujen reunan kuorimisen mahdollisuus kasvaa. Siksi juoksupyörän kierroslukua tulisi säätää noin 30 000 kertaa minuutissa. Voidaan nähdä, että puolijohdeprosessin tekniikka on usein salaisuus, joka on kertynyt hitaasti pitkän kertymisen ja yrityksen ja erehdyksen aikana (seuraavassa eutektista sidosta käsittelevässä osiossa käsittelemme leikkaamisen ja DAF:n sisältöä).
Kuutioiminen ennen jauhamista (DBG): leikkausjärjestys on muuttanut menetelmää
Kun teräleikkaus suoritetaan halkaisijaltaan 8 tuuman kiekolle, ei tarvitse huolehtia lastujen reunan kuoriutumisesta tai halkeilusta. Mutta kun kiekon halkaisija kasvaa 21 tuumaan ja paksuus tulee erittäin ohueksi, kuoriutumis- ja halkeiluilmiöt alkavat jälleen ilmaantua. Jotta leikkausprosessin aikana vohveliin kohdistuvaa fyysistä vaikutusta voitaisiin merkittävästi vähentää, DBG-menetelmä ”kuutioi ennen jauhamista” korvaa perinteisen leikkausjärjestyksen. Toisin kuin perinteinen "teräleikkaus", joka leikkaa jatkuvasti, DBG suorittaa ensin "teräleikkauksen" ja ohenee sitten vähitellen kiekon paksuutta ohentamalla jatkuvasti takapuolta, kunnes lastu halkeilee. Voidaan sanoa, että DBG on päivitetty versio aiemmasta "teräleikkausmenetelmästä". Koska se voi vähentää toisen leikkauksen vaikutusta, DBG-menetelmä on nopeasti yleistynyt "vohvelitason pakkauksissa".
Laserkuutioiminen
WLCSP-prosessissa käytetään pääasiassa laserleikkausta. Laserleikkaus voi vähentää ilmiöitä, kuten kuoriutumista ja halkeilua, jolloin saadaan parempilaatuisia lastuja, mutta kun kiekon paksuus on yli 100 μm, tuottavuus heikkenee huomattavasti. Siksi sitä käytetään enimmäkseen kiekoissa, joiden paksuus on alle 100 μm (suhteellisen ohut). Laserleikkaus leikkaa piitä levittämällä korkean energian laseria kiekon viivauraan. Perinteistä laserleikkausmenetelmää (Conventional Laser) käytettäessä levyn pintaan on kuitenkin kiinnitettävä suojakalvo etukäteen. Koska kiekon pintaa kuumennetaan tai säteilytetään laserilla, nämä fyysiset kontaktit muodostavat kiekon pintaan uria ja myös leikatut piipalat tarttuvat pintaan. Voidaan nähdä, että perinteinen laserleikkausmenetelmä leikkaa myös suoraan kiekon pintaa ja tässä suhteessa se on samanlainen kuin "teräleikkaus".
Stealth Dicing (SD) on menetelmä, jossa ensin leikataan kiekon sisäpuoli laserenergialla ja sitten kohdistetaan ulkoinen paine takaosaan kiinnitettyyn teippiin sen rikkomiseksi, jolloin siru erotetaan. Kun teippiä painetaan takana, kiekko nousee välittömästi ylöspäin nauhan venymisen vuoksi, jolloin siru irtoaa. SD:n edut perinteiseen laserleikkausmenetelmään verrattuna ovat: Ensinnäkin piijäämiä ei ole; toiseksi uurre (Kerf: viivauran leveys) on kapea, joten voidaan saada lisää lastuja. Lisäksi kuoriutumis- ja halkeiluilmiö vähenee huomattavasti käyttämällä SD-menetelmää, joka on ratkaisevan tärkeää leikkauksen yleisen laadun kannalta. Siksi SD-menetelmästä tulee erittäin todennäköisesti suosituin tekniikka tulevaisuudessa.
Plasman kuutioiminen
Plasmaleikkaus on hiljattain kehitetty tekniikka, joka käyttää plasmaetsausta leikkaamiseen valmistusprosessin (Fab) aikana. Plasmaleikkauksessa käytetään nesteiden sijaan puolikaasumateriaaleja, joten ympäristövaikutukset ovat suhteellisen pienet. Ja menetelmä leikata koko kiekko kerralla on otettu käyttöön, joten "leikkaus" nopeus on suhteellisen nopea. Plasmamenetelmässä käytetään kuitenkin raaka-aineena kemiallista reaktiokaasua, ja etsausprosessi on erittäin monimutkainen, joten sen prosessivirtaus on suhteellisen hankala. Mutta verrattuna "teräleikkaukseen" ja laserleikkaukseen, plasmaleikkaus ei vaurioita kiekon pintaa, mikä vähentää vikojen määrää ja tuottaa enemmän lastuja.
Viime aikoina kiekon paksuus on pudonnut 30 μm:iin ja käytetään paljon kuparia (Cu) tai matalan dielektrisyysvakion materiaaleja (Low-k). Siksi jäysteiden (Burr) estämiseksi suositaan myös plasmaleikkausmenetelmiä. Tietenkin myös plasmaleikkaustekniikka kehittyy jatkuvasti. Uskon, että lähitulevaisuudessa ei jonain päivänä tarvitse käyttää erityistä maskia etsauksessa, koska tämä on plasmaleikkauksen merkittävä kehityssuunta.
Kun kiekkojen paksuutta on jatkuvasti pienennetty 100 μm:stä 50 μm:iin ja sitten 30 μm:iin, myös itsenäisten sirujen saamisen leikkausmenetelmät ovat muuttuneet ja kehittyneet "murtamisesta" ja "teräleikkauksesta" laserleikkaukseen ja plasmaleikkaukseen. Vaikka yhä kypsemmät leikkausmenetelmät ovat lisänneet itse leikkausprosessin tuotantokustannuksia, toisaalta vähentämällä merkittävästi puolijohdesirun leikkauksessa usein esiintyviä ei-toivottuja ilmiöitä, kuten kuoriutumista ja halkeilua, ja lisäämällä sirujen määrää kiekkoyksikköä kohden. , yhden sirun tuotantokustannukset ovat osoittaneet laskusuuntausta. Tietenkin kiekon pinta-alayksikköä kohden saatujen sirujen määrän kasvu liittyy läheisesti pilkotuskadun leveyden pienenemiseen. Plasmaleikkauksella saadaan lähes 20 % enemmän lastuja verrattuna "teräleikkausmenetelmään", mikä on myös yksi suuri syy siihen, miksi ihmiset valitsevat plasmaleikkauksen. Kiekkojen, lastujen ulkonäön ja pakkausmenetelmien kehityksen ja muutosten myötä esiin tulee myös erilaisia leikkausprosesseja, kuten kiekkojen käsittelytekniikka ja DBG.
Postitusaika: 10.10.2024