A kue waferharus melalui tiga perubahan untuk menjadi chip semikonduktor yang sebenarnya: pertama, ingot berbentuk balok dipotong menjadi wafer; pada proses kedua, transistor diukir di bagian depan wafer melalui proses sebelumnya; Terakhir dilakukan pengemasan yaitu melalui proses pemotongankue wafermenjadi chip semikonduktor lengkap. Terlihat bahwa proses pengemasan termasuk dalam proses back-end. Dalam proses ini, wafer akan dipotong menjadi beberapa keping heksahedron individual. Proses mendapatkan chip independen ini disebut “Singulation”, dan proses menggergaji papan wafer menjadi kubus independen disebut “pemotongan wafer (Die Sawing)”. Baru-baru ini, dengan peningkatan integrasi semikonduktor, ketebalanwafermenjadi semakin tipis, yang tentu saja membawa banyak kesulitan pada proses “singulasi”.
Evolusi pemotongan wafer
Proses front-end dan back-end telah berevolusi melalui interaksi dalam berbagai cara: evolusi proses back-end dapat menentukan struktur dan posisi chip kecil hexahedron yang terpisah dari die padakue wafer, serta struktur dan posisi bantalan (jalur sambungan listrik) pada wafer; sebaliknya, evolusi proses front-end telah mengubah proses dan metodekue waferpenipisan punggung dan “die dicing” dalam proses back-end. Oleh karena itu, tampilan paket yang semakin canggih akan berdampak besar pada proses back-end. Selain itu, jumlah, tata cara dan jenis pemotongan juga akan berubah sesuai dengan perubahan tampilan kemasan.
Juru Tulis Dicing
Pada masa-masa awal, “penghancuran” dengan menerapkan kekuatan eksternal adalah satu-satunya metode pemotongan dadu yang dapat memecah belahkue wafermenjadi hexahedron mati. Namun cara ini mempunyai kelemahan yaitu chipping atau retak pada bagian tepi chip yang kecil. Selain itu, karena gerinda pada permukaan logam tidak hilang seluruhnya, permukaan potongan juga sangat kasar.
Untuk mengatasi masalah ini, muncullah metode pemotongan “Scribing”, yaitu sebelum “mematahkan”, permukaankue waferdipotong hingga sekitar setengah kedalamannya. “Scribing”, seperti namanya, mengacu pada penggunaan impeler untuk menggergaji (memotong setengah) sisi depan wafer terlebih dahulu. Pada masa-masa awal, sebagian besar wafer di bawah 6 inci menggunakan metode pemotongan ini, yaitu “mengiris” terlebih dahulu antar keping dan kemudian “memecahkan”.
Pemotongan Pisau atau Penggergajian Pisau
Metode pemotongan “Scribing” lambat laun berkembang menjadi metode pemotongan (atau penggergajian) “Blade dicing”, yaitu metode pemotongan dengan menggunakan pisau dua atau tiga kali berturut-turut. Metode pemotongan “Blade” dapat mengatasi fenomena serpihan kecil yang terkelupas saat “pecah” setelah “digores”, dan dapat melindungi serpihan kecil selama proses “singulasi”. Pemotongan “pisau” berbeda dengan pemotongan “dadu” sebelumnya, yaitu setelah pemotongan “pisau” tidak “dipatahkan”, melainkan dipotong lagi dengan pisau. Oleh karena itu, ini juga disebut metode “step dicing”.
Untuk melindungi wafer dari kerusakan eksternal selama proses pemotongan, lapisan film akan diaplikasikan pada wafer terlebih dahulu untuk memastikan “singling” yang lebih aman. Selama proses “back grinding”, film akan ditempelkan pada bagian depan wafer. Namun sebaliknya, pada pemotongan “pisau”, film harus ditempelkan pada bagian belakang wafer. Selama ikatan mati eutektik (ikatan mati, pemasangan chip yang terpisah pada PCB atau bingkai tetap), film yang menempel di bagian belakang akan otomatis rontok. Karena tingginya gesekan saat pemotongan, air DI harus disemprotkan terus menerus dari segala arah. Selain itu, impelernya juga harus ditempel dengan partikel intan agar irisannya bisa diiris lebih baik. Pada saat ini, potongan (ketebalan bilah: lebar alur) harus seragam dan tidak boleh melebihi lebar alur dadu.
Sejak lama, menggergaji merupakan metode pemotongan tradisional yang paling banyak digunakan. Keuntungan terbesarnya adalah dapat memotong wafer dalam jumlah besar dalam waktu singkat. Namun, jika kecepatan pengumpanan irisan ditingkatkan secara signifikan, kemungkinan terkelupasnya tepi chiplet akan meningkat. Oleh karena itu, jumlah putaran impeler harus dikontrol sekitar 30.000 kali per menit. Terlihat bahwa teknologi proses semikonduktor seringkali merupakan rahasia yang terakumulasi secara perlahan melalui periode akumulasi dan trial and error yang panjang (pada bagian selanjutnya tentang ikatan eutektik, kita akan membahas konten tentang pemotongan dan DAF).
Dicing before grinding (DBG): urutan pemotongan telah mengubah metode
Saat pemotongan pisau dilakukan pada wafer berdiameter 8 inci, tidak perlu khawatir tepi chiplet terkelupas atau retak. Namun seiring bertambahnya diameter wafer menjadi 21 inci dan ketebalannya menjadi sangat tipis, fenomena pengelupasan dan keretakan mulai muncul kembali. Untuk mengurangi dampak fisik secara signifikan pada wafer selama proses pemotongan, metode DBG yaitu “potong dadu sebelum penggilingan” menggantikan urutan pemotongan tradisional. Berbeda dengan metode pemotongan “pisau” tradisional yang memotong secara terus-menerus, DBG pertama-tama melakukan pemotongan “bilah”, dan kemudian secara bertahap menipiskan ketebalan wafer dengan terus menipiskan sisi belakang hingga chip terbelah. Dapat dikatakan bahwa DBG merupakan versi upgrade dari metode pemotongan “blade” sebelumnya. Karena dapat mengurangi dampak pemotongan kedua, metode DBG dengan cepat dipopulerkan dalam “pengemasan tingkat wafer”.
Pemotongan Laser
Proses paket skala chip tingkat wafer (WLCSP) terutama menggunakan pemotongan laser. Pemotongan laser dapat mengurangi fenomena seperti terkelupas dan retak, sehingga memperoleh kualitas chip yang lebih baik, namun bila ketebalan wafer lebih dari 100μm, produktivitas akan sangat berkurang. Oleh karena itu, banyak digunakan pada wafer dengan ketebalan kurang dari 100μm (relatif tipis). Pemotongan laser memotong silikon dengan menerapkan laser berenergi tinggi ke alur pencungkil wafer. Namun, bila menggunakan metode pemotongan laser konvensional (Laser Konvensional), lapisan pelindung harus diaplikasikan pada permukaan wafer terlebih dahulu. Karena memanaskan atau menyinari permukaan wafer dengan laser, kontak fisik tersebut akan menghasilkan alur pada permukaan wafer, dan pecahan silikon yang dipotong juga akan menempel pada permukaan. Terlihat bahwa metode pemotongan laser tradisional juga memotong langsung permukaan wafer, dan dalam hal ini mirip dengan metode pemotongan “pisau”.
Stealth Dicing (SD) adalah metode yang pertama-tama memotong bagian dalam wafer dengan energi laser, dan kemudian memberikan tekanan eksternal pada pita yang dipasang di bagian belakang untuk memecahkannya, sehingga memisahkan chip. Ketika tekanan diterapkan pada pita di bagian belakang, wafer akan langsung terangkat ke atas karena peregangan pita, sehingga memisahkan chip. Keuntungan SD dibandingkan metode pemotongan laser tradisional adalah: pertama, tidak ada serpihan silikon; kedua, garitan (Kerf: lebar alur juru tulis) sempit, sehingga lebih banyak chip yang bisa didapat. Selain itu, fenomena pengelupasan dan keretakan akan sangat berkurang dengan menggunakan metode SD, yang sangat penting bagi kualitas pemotongan secara keseluruhan. Oleh karena itu, metode SD kemungkinan besar akan menjadi teknologi paling populer di masa depan.
Pemotongan Plasma
Pemotongan plasma adalah teknologi yang dikembangkan baru-baru ini yang menggunakan etsa plasma untuk memotong selama proses pembuatan (Fab). Pemotongan plasma menggunakan bahan semi gas, bukan cairan, sehingga dampaknya terhadap lingkungan relatif kecil. Dan metode pemotongan seluruh wafer sekaligus diadopsi, sehingga kecepatan “pemotongan” relatif cepat. Namun metode plasma menggunakan gas reaksi kimia sebagai bahan bakunya, dan proses etsanya sangat rumit, sehingga alur prosesnya relatif rumit. Namun dibandingkan dengan pemotongan “bilah” dan pemotongan laser, pemotongan plasma tidak menyebabkan kerusakan pada permukaan wafer, sehingga mengurangi tingkat kerusakan dan memperoleh lebih banyak chip.
Baru-baru ini, karena ketebalan wafer telah dikurangi menjadi 30μm, dan banyak bahan tembaga (Cu) atau bahan konstanta dielektrik rendah (K Rendah) digunakan. Oleh karena itu, untuk mencegah gerinda (Burr), metode pemotongan plasma juga akan diutamakan. Tentu saja teknologi pemotongan plasma juga terus berkembang. Saya yakin dalam waktu dekat, suatu saat tidak perlu memakai masker khusus saat mengetsa, karena ini adalah arah pengembangan utama pemotongan plasma.
Karena ketebalan wafer terus dikurangi dari 100μm menjadi 50μm dan kemudian menjadi 30μm, metode pemotongan untuk mendapatkan chip independen juga telah berubah dan berkembang dari pemotongan “pemecahan” dan “bilah” menjadi pemotongan laser dan pemotongan plasma. Meskipun metode pemotongan yang semakin matang telah meningkatkan biaya produksi dari proses pemotongan itu sendiri, di sisi lain dengan mengurangi secara signifikan fenomena yang tidak diinginkan seperti pengelupasan dan keretakan yang sering terjadi pada pemotongan chip semikonduktor dan meningkatkan jumlah chip yang diperoleh per unit wafer. , biaya produksi satu chip menunjukkan tren menurun. Tentu saja peningkatan jumlah chip yang diperoleh per satuan luas wafer erat kaitannya dengan pengurangan lebar jalan dadu. Dengan menggunakan pemotongan plasma, hampir 20% lebih banyak chip dapat diperoleh dibandingkan dengan menggunakan metode pemotongan “pisau”, yang juga merupakan alasan utama mengapa orang memilih pemotongan plasma. Dengan perkembangan dan perubahan wafer, tampilan chip dan metode pengemasan, berbagai proses pemotongan seperti teknologi pemrosesan wafer dan DBG juga bermunculan.
Waktu posting: 10 Oktober 2024