A opłatekaby stać się prawdziwym chipem półprzewodnikowym, musi przejść trzy zmiany: najpierw sztabka w kształcie bloku jest cięta na płytki; w drugim procesie tranzystory są grawerowane na przodzie płytki w ramach poprzedniego procesu; na koniec następuje pakowanie, czyli poprzez proces cięcia, tzwopłatekstaje się kompletnym chipem półprzewodnikowym. Można zauważyć, że proces pakowania należy do procesu back-end. W tym procesie wafel zostanie pocięty na kilka pojedynczych kawałków sześcianu. Ten proces uzyskiwania niezależnych wiórów nazywa się „Singulation”, a proces piłowania płyty waflowej na niezależne prostopadłościany nazywa się „cięciem płytki (Die Sawing)”. Ostatnio, wraz z poprawą integracji półprzewodników, grubośćwaflestawał się coraz cieńszy, co oczywiście powoduje wiele trudności w procesie „wyodrębniania”.
Ewolucja krojenia wafli
Procesy front-end i back-end ewoluowały poprzez interakcję na różne sposoby: ewolucja procesów back-end może określić strukturę i położenie małych chipów w kształcie sześciokąta oddzielonych od matrycy na matrycyopłatekoraz budowę i położenie podkładek (ścieżek połączeń elektrycznych) na płytce; wręcz przeciwnie, ewolucja procesów front-end zmieniła proces i metodęopłatekprzerzedzanie wsteczne i „krojenie w kostkę” w procesie zaplecza. Dlatego coraz bardziej wyrafinowany wygląd pakietu będzie miał ogromny wpływ na proces zaplecza. Ponadto liczba, sposób i rodzaj kostkowania również ulegną zmianie w zależności od zmiany wyglądu opakowania.
Pisanie w kostkę
Na początku „łamanie” poprzez przyłożenie siły zewnętrznej było jedyną metodą krojenia w kostkę, która mogła podzielićopłatekw sześcian umiera. Jednakże ta metoda ma wadę polegającą na odpryskiwaniu lub pękaniu krawędzi małego chipa. Ponadto, ponieważ zadziory na powierzchni metalu nie są całkowicie usunięte, powierzchnia cięcia jest również bardzo szorstka.
Aby rozwiązać ten problem, stworzono metodę cięcia „rybiącego”, czyli przed „złamaniem” powierzchniopłatekjest przycięty do około połowy głębokości. „Rysowanie”, jak sama nazwa wskazuje, odnosi się do użycia wirnika do wcześniejszego przecięcia (przecięcia) przedniej strony płytki. Na początku większość wafli o średnicy poniżej 6 cali stosowała tę metodę cięcia, polegającą na „przecinaniu” między wiórami, a następnie „łamaniu”.
Cięcie w kostkę lub piłowanie ostrza
Metoda cięcia „ryba” stopniowo przekształciła się w metodę cięcia (lub piłowania) „Blade dicing”, która polega na cięciu ostrzem dwa lub trzy razy z rzędu. Metoda cięcia „Blade” może zrekompensować zjawisko odrywania się małych wiórów podczas „łamania się” po „trasowaniu” i może chronić małe wióry podczas procesu „wydzielania”. Cięcie „ostrzem” różni się od poprzedniego cięcia „ostrzem”, czyli po cięciu „ostrzem” nie jest „łamaniem”, ale ponownym cięciem ostrzem. Dlatego nazywa się ją również metodą „kroknięcia w kostkę”.
Aby zabezpieczyć wafel przed uszkodzeniami zewnętrznymi podczas procesu cięcia, na wafel zostanie wcześniej nałożona folia, która zapewni bezpieczniejsze „podzielenie”. Podczas procesu „szlifowania wstecznego” folia zostanie przymocowana do przodu płytki. Przeciwnie, przy cięciu „ostrzem” folię należy przymocować z tyłu płytki. Podczas klejenia eutektycznego (sklejanie matrycowe, mocowanie oddzielonych chipów na płytce drukowanej lub nieruchomej ramie) folia przymocowana z tyłu automatycznie odpadnie. Ze względu na duże tarcie podczas cięcia, wodę DI należy rozpylać w sposób ciągły ze wszystkich kierunków. Ponadto wirnik powinien być przymocowany cząstkami diamentu, aby plasterki można było lepiej pokroić. W tym momencie cięcie (grubość ostrza: szerokość rowka) musi być równomierne i nie może przekraczać szerokości rowka kostkowego.
Przez długi czas najpowszechniej stosowaną tradycyjną metodą cięcia było piłowanie. Jego największą zaletą jest to, że w krótkim czasie potrafi przeciąć dużą ilość wafli. Jeśli jednak prędkość podawania plastra zostanie znacznie zwiększona, zwiększy się możliwość łuszczenia się krawędzi chipsów. Dlatego liczbę obrotów wirnika należy kontrolować na poziomie około 30 000 razy na minutę. Można zauważyć, że technologia procesu półprzewodnikowego jest często tajemnicą gromadzoną powoli przez długi okres akumulacji, prób i błędów (w następnej części poświęconej wiązaniom eutektycznym omówimy treść dotyczącą cięcia i DAF).
Krojenie w kostkę przed mieleniem (DBG): kolejność cięcia zmieniła metodę
Gdy cięcie ostrza odbywa się na waflu o średnicy 8 cali, nie ma potrzeby martwić się o łuszczenie się lub pękanie krawędzi wiórów. Jednak gdy średnica wafla wzrasta do 21 cali, a grubość staje się niezwykle cienka, zjawiska łuszczenia i pękania zaczynają się ponownie pojawiać. Aby znacząco ograniczyć fizyczne oddziaływanie na wafel podczas procesu cięcia, metoda DBG polegająca na „krojeniu w kostkę przed mieleniem” zastępuje tradycyjną sekwencję cięcia. W przeciwieństwie do tradycyjnej metody cięcia „ostrzem”, która tnie w sposób ciągły, DBG najpierw wykonuje cięcie „ostrzem”, a następnie stopniowo zmniejsza grubość płytki, stale przerzedzając tylną stronę, aż do rozszczepienia wióra. Można powiedzieć, że DBG jest ulepszoną wersją dotychczasowej metody cięcia „ostrzem”. Ponieważ może zmniejszyć wpływ drugiego cięcia, metoda DBG została szybko spopularyzowana w „opakowaniach na poziomie wafla”.
Cięcie Laserowe
W procesie pakietowania chipów na poziomie płytki (WLCSP) wykorzystuje się głównie cięcie laserowe. Cięcie laserowe może zmniejszyć zjawiska takie jak łuszczenie się i pękanie, uzyskując w ten sposób wióry lepszej jakości, ale gdy grubość płytki przekracza 100 μm, wydajność zostanie znacznie zmniejszona. Dlatego najczęściej stosuje się go na wafle o grubości mniejszej niż 100 μm (stosunkowo cienkie). Cięcie laserowe tnie krzem poprzez nałożenie lasera o wysokiej energii na rowek rysika płytki. Jednakże w przypadku stosowania konwencjonalnej metody cięcia laserem (Laserem Konwencjonalnym) należy wcześniej nałożyć folię ochronną na powierzchnię płytki. Ze względu na ogrzewanie lub naświetlanie powierzchni płytki laserem, te fizyczne styki spowodują powstanie rowków na powierzchni płytki, a wycięte fragmenty krzemu również przylgną do powierzchni. Widać, że tradycyjna metoda cięcia laserowego również bezpośrednio przecina powierzchnię płytki i pod tym względem przypomina metodę cięcia „ostrzem”.
Stealth Dicing (SD) to metoda polegająca na przecięciu wnętrza płytki za pomocą energii lasera, a następnie wywieraniu zewnętrznego nacisku na taśmę przymocowaną z tyłu w celu jej rozerwania, oddzielając w ten sposób chip. Po naciśnięciu taśmy z tyłu płytka zostanie natychmiast uniesiona do góry w wyniku rozciągnięcia taśmy, oddzielając w ten sposób chip. Zalety SD w porównaniu z tradycyjną metodą cięcia laserowego to: po pierwsze, brak resztek krzemu; po drugie, nacięcie (nacięcie: szerokość rowka rysika) jest wąskie, dzięki czemu można uzyskać więcej wiórów. Ponadto zjawisko łuszczenia i pękania zostanie znacznie zmniejszone dzięki metodzie SD, która ma kluczowe znaczenie dla ogólnej jakości cięcia. Dlatego też metoda SD z dużym prawdopodobieństwem stanie się w przyszłości najpopularniejszą technologią.
Krojenie w kostkę plazmową
Cięcie plazmowe to niedawno opracowana technologia, która wykorzystuje trawienie plazmowe do cięcia podczas procesu produkcyjnego (Fab). Cięcie plazmowe wykorzystuje materiały półgazowe zamiast cieczy, dzięki czemu wpływ na środowisko jest stosunkowo niewielki. Przyjęto metodę cięcia całego wafla za jednym razem, więc prędkość „cięcia” jest stosunkowo duża. Jednakże metoda plazmowa wykorzystuje jako surowiec gaz reakcyjny, a proces trawienia jest bardzo skomplikowany, dlatego jego przebieg jest stosunkowo uciążliwy. Jednak w porównaniu z cięciem „ostrzem” i cięciem laserowym, cięcie plazmowe nie powoduje uszkodzeń powierzchni płytki, zmniejszając w ten sposób wskaźnik defektów i uzyskując więcej wiórów.
Ostatnio, ponieważ grubość płytki została zmniejszona do 30 μm i stosuje się dużo miedzi (Cu) lub materiałów o niskiej stałej dielektrycznej (Low-k). Dlatego, aby zapobiec zadziorom (zadziorom), preferowane będą również metody cięcia plazmowego. Oczywiście technologia cięcia plazmowego również stale się rozwija. Wierzę, że w niedalekiej przyszłości nie będzie już konieczności noszenia specjalnej maski podczas trawienia, gdyż jest to główny kierunek rozwoju cięcia plazmowego.
W miarę ciągłego zmniejszania grubości płytek ze 100 μm do 50 μm, a następnie do 30 μm, zmieniały się i rozwijały także metody cięcia w celu uzyskania niezależnych wiórów, począwszy od cięcia „łamaniem” i „ostrzem” po cięcie laserowe i cięcie plazmowe. Choć coraz bardziej dojrzałe metody skrawania zwiększyły koszt produkcji samego procesu skrawania, to z drugiej strony znacznie ograniczając niepożądane zjawiska, takie jak łuszczenie się i pękanie, które często występują przy cięciu chipów półprzewodnikowych oraz zwiększając liczbę wiórów uzyskiwanych na jednostkę płytki , koszt produkcji pojedynczego chipa wykazuje tendencję spadkową. Oczywiście wzrost ilości uzyskanych żetonów na jednostkę powierzchni wafla jest ściśle powiązany ze zmniejszeniem szerokości ulicy kostkowania. Stosując cięcie plazmowe, można uzyskać prawie 20% więcej wiórów w porównaniu do cięcia metodą „ostrzem”, co jest również głównym powodem, dla którego ludzie wybierają cięcie plazmowe. Wraz z rozwojem i zmianami wafli, wyglądu wiórów i metod pakowania, pojawiają się również różne procesy cięcia, takie jak technologia przetwarzania wafli i DBG.
Czas publikacji: 10 października 2024 r