A tranchedoit subir trois changements pour devenir une véritable puce semi-conductrice : premièrement, le lingot en forme de bloc est découpé en tranches ; dans le deuxième processus, les transistors sont gravés sur la face avant de la plaquette grâce au processus précédent ; enfin, l'emballage est réalisé, c'est-à-dire que, grâce au processus de découpe, letranchedevient une puce semi-conductrice complète. On peut voir que le processus de packaging appartient au processus back-end. Dans ce processus, la plaquette sera découpée en plusieurs puces individuelles hexaèdres. Ce processus d'obtention de puces indépendantes est appelé « Singulation », et le processus de sciage de la plaquette en cuboïdes indépendants est appelé « découpe de plaquette (Die Sawing) ». Récemment, avec l'amélioration de l'intégration des semi-conducteurs, l'épaisseur deplaquettesest devenu de plus en plus mince, ce qui apporte bien sûr beaucoup de difficultés au processus de « singularisation ».
L'évolution du découpage des plaquettes
Les processus front-end et back-end ont évolué grâce à l'interaction de diverses manières : l'évolution des processus back-end peut déterminer la structure et la position des petits copeaux hexaèdres séparés de la puce sur letranche, ainsi que la structure et la position des plots (trajets de connexion électrique) sur la plaquette ; au contraire, l'évolution des processus front-end a modifié le processus et la méthode detranchel’amincissement et le « die dice » dans le processus back-end. Par conséquent, l’apparence de plus en plus sophistiquée du package aura un impact important sur le processus back-end. De plus, le nombre, la procédure et le type de découpage changeront également en conséquence en fonction du changement d'apparence de l'emballage.
Découpage de scribe
Au début, la « rupture » en appliquant une force externe était la seule méthode de découpe capable de diviser le monde.trancheen matrices hexaèdres. Cependant, cette méthode présente les inconvénients d'un écaillage ou d'une fissuration du bord du petit copeau. De plus, comme les bavures sur la surface métallique ne sont pas complètement éliminées, la surface coupée est également très rugueuse.
Pour résoudre ce problème, est née la méthode de découpe « Scribing », c'est-à-dire avant de « casser » la surface du matériau.trancheest coupé à environ la moitié de la profondeur. Le « traçage », comme son nom l'indique, fait référence à l'utilisation d'une turbine pour scier (à moitié couper) la face avant de la plaquette à l'avance. Au début, la plupart des plaquettes de moins de 6 pouces utilisaient cette méthode de coupe consistant d'abord à « trancher » entre les puces, puis à « casser ».
Découpe en dés ou sciage à la lame
La méthode de découpe « Scribing » s'est progressivement développée pour devenir la méthode de découpe (ou sciage) « Blade dicing », qui est une méthode de découpe utilisant une lame deux ou trois fois de suite. La méthode de coupe « Lame » peut compenser le phénomène de décollement des petits copeaux lors de la « casse » après le « rayage » et peut protéger les petits copeaux pendant le processus de « singulation ». La coupe « à la lame » est différente de la coupe « en dés » précédente, c'est-à-dire qu'après une coupe « à la lame », il ne s'agit pas de « casser », mais de couper à nouveau avec une lame. Par conséquent, elle est également appelée méthode de « découpe par étapes ».
Afin de protéger la plaquette des dommages externes pendant le processus de découpe, un film sera appliqué à l'avance sur la plaquette pour garantir un « singling » plus sûr. Lors du processus de « back Grinding », le film sera fixé à l'avant de la plaquette. Mais au contraire, en découpe « lame », le film doit être fixé au dos de la plaquette. Lors du collage eutectique du die (die bonding, fixation des puces séparées sur le PCB ou le cadre fixe), le film attaché au dos tombera automatiquement. En raison du frottement élevé lors de la coupe, l’eau DI doit être pulvérisée en continu dans toutes les directions. De plus, la turbine doit être fixée avec des particules de diamant afin que les tranches puissent être mieux tranchées. A ce moment, la coupe (épaisseur de la lame : largeur de la rainure) doit être uniforme et ne doit pas dépasser la largeur de la rainure de découpe.
Pendant longtemps, le sciage a été la méthode de coupe traditionnelle la plus utilisée. Son plus grand avantage est qu’il peut découper un grand nombre de plaquettes en peu de temps. Cependant, si la vitesse d'alimentation de la tranche est considérablement augmentée, le risque de pelage des bords des chiplets augmentera. Par conséquent, le nombre de tours de la turbine doit être contrôlé à environ 30 000 fois par minute. On peut voir que la technologie du processus semi-conducteur est souvent un secret accumulé lentement au cours d'une longue période d'accumulation et d'essais et d'erreurs (dans la section suivante sur la liaison eutectique, nous discuterons du contenu de la découpe et du DAF).
Découpage en dés avant broyage (DBG) : la séquence de découpe a changé la méthode
Lorsque la coupe à la lame est effectuée sur une plaquette de 8 pouces de diamètre, il n'y a pas lieu de s'inquiéter du pelage ou de la fissuration des bords des chiplets. Mais à mesure que le diamètre de la plaquette augmente jusqu'à 21 pouces et que l'épaisseur devient extrêmement fine, des phénomènes de pelage et de fissuration recommencent à apparaître. Afin de réduire considérablement l'impact physique sur la tranche pendant le processus de découpe, la méthode DBG de « découpage en dés avant meulage » remplace la séquence de découpe traditionnelle. Contrairement à la méthode de coupe traditionnelle à « lame » qui coupe en continu, DBG effectue d'abord une coupe à « lame », puis amincit progressivement l'épaisseur de la tranche en amincissant continuellement la face arrière jusqu'à ce que la puce soit divisée. On peut dire que DBG est une version améliorée de la précédente méthode de coupe à « lame ». Parce qu'elle peut réduire l'impact de la seconde découpe, la méthode DBG a été rapidement popularisée dans le domaine du « wafer-level packaging ».
Découpe laser
Le processus WLCSP (Wafer-level Chip Scale Package) utilise principalement la découpe laser. La découpe laser peut réduire les phénomènes tels que le pelage et la fissuration, obtenant ainsi des puces de meilleure qualité, mais lorsque l'épaisseur de la tranche est supérieure à 100 µm, la productivité sera considérablement réduite. Par conséquent, il est principalement utilisé sur des plaquettes d’une épaisseur inférieure à 100 μm (relativement fines). La découpe au laser coupe le silicium en appliquant un laser à haute énergie sur la rainure de la tranche. Cependant, lors de l'utilisation de la méthode de découpe laser conventionnelle (Conventional Laser), un film protecteur doit être appliqué au préalable sur la surface de la plaquette. En chauffant ou en irradiant la surface de la tranche avec un laser, ces contacts physiques produiront des rainures sur la surface de la tranche et les fragments de silicium coupés adhéreront également à la surface. On peut voir que la méthode de découpe laser traditionnelle coupe également directement la surface de la plaquette, et à cet égard, elle est similaire à la méthode de découpe « à lame ».
Le Stealth Dicing (SD) est une méthode qui consiste d'abord à découper l'intérieur de la plaquette avec l'énergie laser, puis à appliquer une pression externe sur le ruban attaché au dos pour le briser, séparant ainsi la puce. Lorsqu'une pression est appliquée sur le ruban au dos, la plaquette sera instantanément soulevée vers le haut en raison de l'étirement du ruban, séparant ainsi la puce. Les avantages du SD par rapport à la méthode de découpe laser traditionnelle sont les suivants : premièrement, il n’y a pas de débris de silicium ; Deuxièmement, le trait de scie (Kerf : la largeur de la rainure de traçage) est étroit, ce qui permet d'obtenir davantage de copeaux. De plus, le phénomène de pelage et de fissuration sera fortement réduit grâce à la méthode SD, cruciale pour la qualité globale de la découpe. Par conséquent, la méthode SD est très susceptible de devenir la technologie la plus populaire à l’avenir.
Découpage au plasma
Le coupage au plasma est une technologie récemment développée qui utilise la gravure au plasma pour couper pendant le processus de fabrication (Fab). Le découpage au plasma utilise des matériaux semi-gazeux au lieu de liquides, de sorte que l'impact sur l'environnement est relativement faible. Et la méthode de découpe de la tranche entière en une seule fois est adoptée, de sorte que la vitesse de « découpe » est relativement rapide. Cependant, la méthode plasma utilise un gaz de réaction chimique comme matière première et le processus de gravure est très compliqué, de sorte que son déroulement est relativement fastidieux. Mais comparé à la découpe « à lame » et à la découpe laser, la découpe plasma n'endommage pas la surface de la plaquette, réduisant ainsi le taux de défauts et obtenant plus de copeaux.
Récemment, depuis que l'épaisseur de la tranche a été réduite à 30 μm, de nombreux matériaux en cuivre (Cu) ou à faible constante diélectrique (Low-k) sont utilisés. De ce fait, afin d’éviter les bavures (Burr), les méthodes de coupage plasma seront également privilégiées. Bien entendu, la technologie de coupage plasma est également en constante évolution. Je crois que dans un avenir proche, il ne sera plus nécessaire de porter un masque spécial lors de la gravure, car il s'agit d'un axe de développement majeur du coupage plasma.
L'épaisseur des plaquettes ayant été continuellement réduite de 100 μm à 50 μm puis à 30 μm, les méthodes de découpe permettant d'obtenir des puces indépendantes ont également évolué et évolué depuis la découpe « cassage » et « lame » jusqu'à la découpe laser et la découpe plasma. Bien que les méthodes de découpe de plus en plus matures aient augmenté le coût de production du processus de découpe lui-même, en réduisant considérablement les phénomènes indésirables tels que le pelage et la fissuration qui se produisent souvent lors de la découpe de puces semi-conductrices et en augmentant le nombre de puces obtenues par unité de tranche. , le coût de production d'une seule puce a montré une tendance à la baisse. Bien entendu, l'augmentation du nombre de puces obtenues par unité de surface de la tranche est étroitement liée à la réduction de la largeur de la rue de découpage. Grâce au coupage au plasma, près de 20 % de copeaux en plus peuvent être obtenus par rapport à l'utilisation de la méthode de coupage à « lame », ce qui est également l'une des principales raisons pour lesquelles les gens choisissent le coupage au plasma. Avec le développement et les changements des plaquettes, de l'apparence des puces et des méthodes d'emballage, divers processus de découpe tels que la technologie de traitement des plaquettes et le DBG font également leur apparition.
Heure de publication : 10 octobre 2024