რა არის ვაფლის კამათელი?

A ვაფლიუნდა გაიაროს სამი ცვლილება, რომ გახდეს ნამდვილი ნახევარგამტარული ჩიპი: პირველი, ბლოკის ფორმის ინგოტი იჭრება ვაფლებად; მეორე პროცესში, წინა პროცესის მეშვეობით ვაფლის წინა მხარეს ტრანზისტორები ამოტვიფრულია; საბოლოოდ, შეფუთვა ხორციელდება, ანუ ჭრის პროცესით,ვაფლიხდება სრული ნახევარგამტარული ჩიპი. ჩანს, რომ შეფუთვის პროცესი მიეკუთვნება back-end პროცესს. ამ პროცესში ვაფლი დაიჭრება რამდენიმე ჰექსაჰედრონულ ინდივიდუალურ ჩიპად. დამოუკიდებელი ჩიპების მოპოვების ამ პროცესს ეწოდება "სინგულაცია", ხოლო ვაფლის დაფის დამოუკიდებელ კუბოიდებად გადაჭრის პროცესს ეწოდება "ვაფლის ჭრა (Die Sawing)". ცოტა ხნის წინ, ნახევარგამტარების ინტეგრაციის გაუმჯობესებით, სისქევაფლებისულ უფრო და უფრო თხელი გახდა, რაც, რა თქმა უნდა, დიდ სირთულეს მოაქვს „სინგულაციის“ პროცესს.

ვაფლის ჭრის ევოლუცია

წინა და უკანა ნაწილის პროცესები განვითარდა ურთიერთქმედების გზით სხვადასხვა გზით: უკანა ბოლო პროცესების ევოლუციას შეუძლია განსაზღვროს ჰექსაედრული პატარა ჩიპების სტრუქტურა და პოზიცია, რომლებიც გამოყოფილია საძირეზე.ვაფლი, ასევე ბალიშების (ელექტრული შეერთების ბილიკები) სტრუქტურა და პოზიცია ვაფლზე; პირიქით, წინა პროცესების ევოლუციამ შეცვალა პროცესი და მეთოდივაფლიზურგის გათხელება და „die dicing“ უკანა ბოლო პროცესში. ამიტომ, პაკეტის სულ უფრო დახვეწილი გარეგნობა დიდ გავლენას მოახდენს back-end პროცესზე. უფრო მეტიც, პაკეტის გარეგნობის ცვლილების შესაბამისად შეიცვლება დაჭრის რაოდენობა, პროცედურა და ტიპი.

Scribe Dicing

ადრეულ დღეებში გარე ძალის გამოყენებით „გატეხვა“ იყო თხრილების გაყოფის ერთადერთი მეთოდივაფლიჰექსაედრონში კვდება. თუმცა, ამ მეთოდს აქვს მცირე ჩიპის კიდეების დაჭყლეტის ან გატეხვის უარყოფითი მხარე. გარდა ამისა, მას შემდეგ, რაც ლითონის ზედაპირზე ბურღები მთლიანად არ არის ამოღებული, მოჭრილი ზედაპირი ასევე ძალიან უხეშია.
ამ პრობლემის გადასაჭრელად გაჩნდა „სკრიბინგი“ ჭრის მეთოდი, ანუ „გატეხვამდე“, ზედაპირის ზედაპირი.ვაფლიიჭრება დაახლოებით ნახევარ სიღრმეზე. როგორც სახელწოდება გვთავაზობს, „სკრიბინგი“ გულისხმობს იმპულს გამოყენებას ვაფლის წინა მხარის წინასწარ დასანახად (ნახევრად გაჭრა). ადრეულ დღეებში, 6 ინჩზე ქვემოთ ვაფლის უმეტესობა იყენებდა ჭრის ამ მეთოდს ჯერ ჩიფსებს შორის „დაჭრით“ და შემდეგ „გატეხვით“.

Blade Dicing ან Blade Sawing

„სკრიბინგი“ ჭრის მეთოდი თანდათან გადაიზარდა „Blade dicing“ ჭრის (ან ხერხის) მეთოდში, რომელიც არის ზედიზედ ორჯერ ან სამჯერ ჭრის მეთოდი. "Blade" ჭრის მეთოდს შეუძლია შეადგინოს პატარა ჩიპების გახეხვის ფენომენი, როდესაც "დამსხვრევა" შემდეგ "სკრიბირება", და შეუძლია დაიცვას პატარა ჩიპები "სინგულაციის" პროცესის დროს. „პირის“ ჭრა განსხვავდება წინა „კამათებით“ ჭრისაგან, ანუ „პირის“ ჭრის შემდეგ ის არ არის „მტვრევა“, არამედ ხელახლა ჭრის პირით. მაშასადამე, მას ასევე უწოდებენ "ნაბიჯ კამათლების" მეთოდს.

ჭრის პროცესის დროს ვაფლის გარეგანი დაზიანებისგან დასაცავად, ვაფლზე წინასწარ დაიდება ფილა, რათა უზრუნველყოფილი იყოს უფრო უსაფრთხო „გაყრა“. "უკან დაფქვის" პროცესის დროს, ფილმი დამაგრდება ვაფლის წინა მხარეს. პირიქით, "დანის" ჭრისას, ფილმი უნდა იყოს მიმაგრებული ვაფლის უკანა მხარეს. ევტექტიკური საყრდენის შეკვრის დროს (საკვები შემაკავშირებელი, განცალკევებული ჩიპების ფიქსაცია PCB-ზე ან ფიქსირებულ ჩარჩოზე), უკანა მხარეს მიმაგრებული ფილმი ავტომატურად ჩამოვარდება. ჭრის დროს მაღალი ხახუნის გამო, DI წყალი მუდმივად უნდა შეისხუროს ყველა მხრიდან. გარდა ამისა, იმპერატორი უნდა იყოს მიმაგრებული ალმასის ნაწილაკებით, რათა ნაჭრები უკეთესად დაიჭრას. ამ დროს ჭრილი (დანის სისქე: ღარის სიგანე) უნდა იყოს ერთგვაროვანი და არ უნდა აღემატებოდეს თხრილის ღარის სიგანეს.
დიდი ხნის განმავლობაში, ხერხი იყო ყველაზე ფართოდ გამოყენებული ტრადიციული ჭრის მეთოდი. მისი ყველაზე დიდი უპირატესობა ის არის, რომ მას შეუძლია მოკლე დროში დიდი რაოდენობის ვაფლის მოჭრა. თუმცა, თუ ნაჭრის კვების სიჩქარე მნიშვნელოვნად გაიზარდა, გაიზრდება ჩიპლეტის კიდეების პილინგის შესაძლებლობა. ამიტომ, იმპულსების ბრუნვის რაოდენობა უნდა კონტროლდებოდეს დაახლოებით 30000 ჯერ წუთში. ჩანს, რომ ნახევარგამტარული პროცესის ტექნოლოგია ხშირად საიდუმლოა, რომელიც ნელ-ნელა გროვდება დაგროვების და ცდისა და შეცდომის ხანგრძლივი პერიოდის განმავლობაში (ევტექტიკური კავშირის შემდეგ ნაწილში განვიხილავთ ჭრის და DAF-ის შინაარსს).

კუბებად დაჭრა დაფქვამდე (DBG): ჭრის თანმიმდევრობამ შეცვალა მეთოდი

როდესაც დანის ჭრა ხორციელდება 8 დიუმიანი დიამეტრის ვაფლზე, არ არის საჭირო ფიქრი ჩიპლეტის კიდეების გახეხვაზე ან გახეთქვაზე. მაგრამ როდესაც ვაფლის დიამეტრი 21 ინჩამდე იზრდება და სისქე უკიდურესად თხელი ხდება, აქერცვლა და გახეთქვის ფენომენი კვლავ ჩნდება. იმისათვის, რომ საგრძნობლად შემცირდეს ვაფლზე ფიზიკური ზემოქმედება ჭრის პროცესში, DBG მეთოდი „დაფქვამდე კუბიკებით“ ცვლის ტრადიციულ ჭრის თანმიმდევრობას. ჭრის ტრადიციული მეთოდისგან განსხვავებით, რომელიც განუწყვეტლივ ჭრის, DBG ჯერ აკეთებს ჭრის „პირს“ და შემდეგ თანდათან ათხელებს ვაფლის სისქეს უკანა მხარის განუწყვეტლივ გათხელებით, სანამ ჩიპი არ გაიყოფა. შეიძლება ითქვას, რომ DBG არის წინა „დანის“ ჭრის მეთოდის განახლებული ვერსია. იმის გამო, რომ მას შეუძლია შეამციროს მეორე ჭრის გავლენა, DBG მეთოდი სწრაფად გავრცელდა "ვაფლის დონის შეფუთვაში".

ლაზერული კამათელი

ვაფლის დონის ჩიპის მასშტაბის პაკეტის (WLCSP) პროცესი ძირითადად იყენებს ლაზერულ ჭრას. ლაზერულ ჭრას შეუძლია შეამციროს ისეთი მოვლენები, როგორიცაა აქერცვლა და გახეთქვა, რითაც მიიღება უკეთესი ხარისხის ჩიპები, მაგრამ როდესაც ვაფლის სისქე 100 μm-ზე მეტია, პროდუქტიულობა მნიშვნელოვნად შემცირდება. ამიტომ, იგი ძირითადად გამოიყენება 100μm-ზე ნაკლები სისქის ვაფლებზე (შედარებით თხელი). ლაზერული ჭრა ჭრის სილიკონს ვაფლის სკრიპტის ღარზე მაღალი ენერგიის ლაზერის გამოყენებით. თუმცა, ჩვეულებრივი ლაზერული (Conventional Laser) ჭრის მეთოდის გამოყენებისას ვაფლის ზედაპირზე წინასწარ უნდა დაიტანოს დამცავი ფილმი. იმის გამო, რომ ვაფლის ზედაპირის ლაზერით გაცხელება ან დასხივება, ეს ფიზიკური კონტაქტები წარმოქმნის ღარებს ვაფლის ზედაპირზე და მოჭრილი სილიკონის ფრაგმენტები ასევე ეკვრის ზედაპირს. ჩანს, რომ ლაზერული ჭრის ტრადიციული მეთოდიც პირდაპირ ჭრის ვაფლის ზედაპირს და ამ მხრივ, ის მსგავსია „ლათებით“ ჭრის მეთოდით.

Stealth Dicing (SD) არის ვაფლის შიგნიდან ლაზერული ენერგიით მოჭრის მეთოდი, შემდეგ კი უკანა მხარეს მიმაგრებულ ლენტაზე გარეგანი ზეწოლის გატეხვის მეთოდი, რითაც ჩიპი გამოყოფს. როდესაც ზეწოლა ხდება ფირზე უკანა მხარეს, ვაფლი მყისიერად აიწევს ზევით ლენტის დაჭიმვის გამო, რითაც ჩიპს გამოყოფს. SD-ის უპირატესობა ლაზერული ჭრის ტრადიციულ მეთოდთან შედარებით არის: პირველი, არ არის სილიკონის ნამსხვრევები; მეორე, კერფი (Kerf: სკრიპტის ღარის სიგანე) ვიწროა, ამიტომ მეტი ჩიპის მიღება შეიძლება. გარდა ამისა, აქერცვლა და გახეთქვის ფენომენი მნიშვნელოვნად შემცირდება SD მეთოდის გამოყენებით, რაც გადამწყვეტია ჭრის საერთო ხარისხისთვის. ამიტომ, SD მეთოდი, დიდი ალბათობით, მომავალში გახდება ყველაზე პოპულარული ტექნოლოგია.

პლაზმური ჭრის
პლაზმური ჭრა არის ახლად შემუშავებული ტექნოლოგია, რომელიც იყენებს პლაზმური ოქროვის დაჭრას წარმოების (Fab) პროცესში. პლაზმური ჭრა სითხის ნაცვლად იყენებს ნახევრად გაზის მასალებს, ამიტომ ზემოქმედება გარემოზე შედარებით მცირეა. და მიღებულია მთელი ვაფლის ერთ ჯერზე მოჭრის მეთოდი, ამიტომ "ჭრის" სიჩქარე შედარებით სწრაფია. ამასთან, პლაზმური მეთოდი ნედლეულად იყენებს ქიმიურ რეაქციის გაზს, ხოლო ჭურვის პროცესი ძალიან რთულია, ამიტომ მისი პროცესის ნაკადი შედარებით რთულია. მაგრამ "დანა" ჭრასთან და ლაზერულ ჭრასთან შედარებით, პლაზმური ჭრა არ აზიანებს ვაფლის ზედაპირს, რითაც ამცირებს დეფექტის სიხშირეს და იღებს მეტ ჩიპს.

ცოტა ხნის წინ, მას შემდეგ, რაც ვაფლის სისქე შემცირდა 30 μm-მდე და გამოიყენება ბევრი სპილენძი (Cu) ან დაბალი დიელექტრიკული მუდმივი მასალა (Low-k). ამიტომ, ბურუსის თავიდან ასაცილებლად (Burr), პლაზმური ჭრის მეთოდები ასევე უპირატესობას ანიჭებს. რა თქმა უნდა, პლაზმური ჭრის ტექნოლოგიაც მუდმივად ვითარდება. მე მჯერა, რომ უახლოეს მომავალში, ერთ დღეს აღარ იქნება საჭირო სპეციალური ნიღბის ტარება ოკრავისას, რადგან ეს არის პლაზმური ჭრის განვითარების ძირითადი მიმართულება.

იმის გამო, რომ ვაფლის სისქე მუდმივად მცირდება 100μm-დან 50μm-მდე და შემდეგ 30μm-მდე, დამოუკიდებელი ჩიპების მოპოვების ჭრის მეთოდები ასევე იცვლებოდა და განვითარდა „დამტვრევიდან“ და „დაცვით“ ჭრიდან ლაზერულ ჭრამდე და პლაზმურ ჭრამდე. მიუხედავად იმისა, რომ ჭრის სულ უფრო მომწიფებულმა მეთოდებმა გაზარდა თავად ჭრის პროცესის წარმოების ღირებულება, მეორე მხრივ, მნიშვნელოვნად შემცირდა არასასურველი ფენომენები, როგორიცაა აქერცვლა და გახეთქვა, რომლებიც ხშირად გვხვდება ნახევარგამტარული ჩიპების ჭრაში და გაზრდის ჩიპების რაოდენობას ერთ ერთეულ ვაფლში. , ერთი ჩიპის წარმოების ღირებულებამ აჩვენა კლების ტენდენცია. რა თქმა უნდა, ვაფლის ფართობის ერთეულზე მიღებული ჩიპების რაოდენობის ზრდა მჭიდრო კავშირშია კამათლის ქუჩის სიგანის შემცირებასთან. პლაზმური ჭრის გამოყენებით, თითქმის 20%-ით მეტი ჩიპის მიღებაა შესაძლებელი, ვიდრე "blade" ჭრის მეთოდის გამოყენებით, რაც ასევე არის მთავარი მიზეზი იმისა, რის გამოც ადამიანები ირჩევენ პლაზმურ ჭრას. ვაფლის, ჩიპის გარეგნობისა და შეფუთვის მეთოდების შემუშავებითა და ცვლილებებით, ასევე ჩნდება ჭრის სხვადასხვა პროცესი, როგორიცაა ვაფლის დამუშავების ტექნოლოგია და DBG.