A bolachaprecisa passar por três mudanças para se tornar um verdadeiro chip semicondutor: primeiro, o lingote em forma de bloco é cortado em wafers; no segundo processo, os transistores são gravados na frente do wafer através do processo anterior; por fim, é realizado o empacotamento, ou seja, através do processo de corte, obolachatorna-se um chip semicondutor completo. Percebe-se que o processo de embalagem pertence ao processo back-end. Neste processo, o wafer será cortado em vários chips individuais hexaedros. Este processo de obtenção de chips independentes é chamado de “Singulação”, e o processo de serrar a placa wafer em cubóides independentes é chamado de “corte de wafer (serra)”. Recentemente, com a melhoria da integração de semicondutores, a espessura dobolachastem ficado cada vez mais fino, o que claro traz muita dificuldade ao processo de “singulação”.
A evolução do corte de wafer
Os processos front-end e back-end evoluíram através da interação de várias maneiras: a evolução dos processos back-end pode determinar a estrutura e a posição dos pequenos chips hexaedros separados da matriz nobolacha, bem como a estrutura e posição dos pads (caminhos de conexão elétrica) no wafer; pelo contrário, a evolução dos processos front-end mudou o processo e o método debolachadesbaste e “corte em cubos” no processo de back-end. Portanto, a aparência cada vez mais sofisticada da embalagem terá um grande impacto no processo back-end. Além disso, o número, o procedimento e o tipo de corte em cubos também mudarão de acordo com a mudança na aparência da embalagem.
Escriba Dicing
Nos primeiros dias, “quebrar” através da aplicação de força externa era o único método de corte em cubos que poderia dividir obolachaem hexaedro morre. No entanto, este método tem as desvantagens de lascar ou rachar a borda do pequeno chip. Além disso, como as rebarbas da superfície do metal não são completamente removidas, a superfície de corte também é muito áspera.
Para resolver este problema surgiu o método de corte “Scribing”, ou seja, antes de “quebrar”, a superfície dobolachaé cortado em cerca de metade da profundidade. “Riscar”, como o nome sugere, refere-se ao uso de um impulsor para serrar (cortar pela metade) a parte frontal do wafer com antecedência. No início, a maioria dos wafers abaixo de 6 polegadas usavam esse método de corte: primeiro “cortar” entre os chips e depois “quebrar”.
Corte de lâmina ou serra de lâmina
O método de corte “Scribing” evoluiu gradualmente para o método de corte (ou serração) “Blade dicing”, que é um método de corte usando uma lâmina duas ou três vezes seguidas. O método de corte “Lâmina” pode compensar o fenômeno de pequenos cavacos descascando ao “quebrar” após “riscar” e pode proteger pequenos cavacos durante o processo de “singulação”. O corte em “lâmina” é diferente do corte “em cubos” anterior, ou seja, após um corte em “lâmina” não se “quebra”, mas sim cortar novamente com lâmina. Portanto, também é chamado de método “step dicing”.
Para proteger o wafer de danos externos durante o processo de corte, um filme será aplicado previamente no wafer para garantir uma “singulação” mais segura. Durante o processo de “retificação posterior”, o filme será fixado na frente do wafer. Mas ao contrário, no corte em “lâmina”, o filme deve ser fixado na parte de trás do wafer. Durante a colagem eutética da matriz (colagem da matriz, fixação dos chips separados na PCB ou moldura fixa), o filme preso na parte traseira cairá automaticamente. Devido ao alto atrito durante o corte, a água desionizada deve ser pulverizada continuamente em todas as direções. Além disso, o impulsor deve ser fixado com partículas de diamante para que as fatias possam ser melhor cortadas. Neste momento, o corte (espessura da lâmina: largura da ranhura) deve ser uniforme e não deve ultrapassar a largura da ranhura do corte em cubos.
Durante muito tempo, a serragem foi o método de corte tradicional mais utilizado. Sua maior vantagem é que pode cortar um grande número de wafers em pouco tempo. No entanto, se a velocidade de alimentação da fatia for muito aumentada, a possibilidade de descascamento das bordas dos chips aumentará. Portanto, o número de rotações do impulsor deve ser controlado em cerca de 30.000 vezes por minuto. Pode-se observar que a tecnologia do processo de semicondutores é muitas vezes um segredo acumulado lentamente através de um longo período de acumulação e tentativa e erro (na próxima seção sobre ligação eutética, discutiremos o conteúdo sobre corte e DAF).
Corte em cubos antes de moer (DBG): a sequência de corte mudou o método
Quando o corte da lâmina é realizado em um wafer de 8 polegadas de diâmetro, não há necessidade de se preocupar com descascamento ou rachaduras nas bordas dos chips. Mas à medida que o diâmetro do wafer aumenta para 21 polegadas e a espessura se torna extremamente fina, fenômenos de descascamento e rachaduras começam a aparecer novamente. A fim de reduzir significativamente o impacto físico no wafer durante o processo de corte, o método DBG de “cortar em cubos antes de moer” substitui a sequência de corte tradicional. Ao contrário do método tradicional de corte de “lâmina” que corta continuamente, o DBG primeiro executa um corte de “lâmina” e, em seguida, diminui gradualmente a espessura do wafer, afinando continuamente a parte traseira até que o chip seja dividido. Pode-se dizer que DBG é uma versão atualizada do método de corte de “lâmina” anterior. Por poder reduzir o impacto do segundo corte, o método DBG foi rapidamente popularizado em “embalagens em nível de wafer”.
Corte a Laser
O processo de pacote de escala de chip em nível de wafer (WLCSP) usa principalmente corte a laser. O corte a laser pode reduzir fenômenos como descascamento e rachaduras, obtendo assim chips de melhor qualidade, mas quando a espessura do wafer for superior a 100μm, a produtividade será bastante reduzida. Portanto, é usado principalmente em wafers com espessura inferior a 100 μm (relativamente finos). O corte a laser corta o silício aplicando um laser de alta energia na ranhura do wafer. Porém, ao utilizar o método de corte a laser convencional (Laser Convencional), uma película protetora deve ser aplicada previamente na superfície do wafer. Como o aquecimento ou irradiação da superfície do wafer com laser, esses contatos físicos produzirão ranhuras na superfície do wafer e os fragmentos de silício cortados também aderirão à superfície. Pode-se observar que o método tradicional de corte a laser também corta diretamente a superfície do wafer e, nesse aspecto, é semelhante ao método de corte por “lâmina”.
Stealth Dicing (SD) é um método de primeiro cortar o interior do wafer com energia laser e, em seguida, aplicar pressão externa à fita presa na parte traseira para quebrá-la, separando assim o chip. Quando a pressão é aplicada à fita na parte traseira, o wafer será instantaneamente levantado para cima devido ao estiramento da fita, separando assim o chip. As vantagens do SD sobre o método tradicional de corte a laser são: primeiro, não há detritos de silício; segundo, o corte (Kerf: a largura da ranhura do escriba) é estreito, portanto, mais cavacos podem ser obtidos. Além disso, o fenômeno de descascamento e rachaduras será bastante reduzido com o método SD, que é crucial para a qualidade geral do corte. Portanto, é muito provável que o método SD se torne a tecnologia mais popular no futuro.
Corte de Plasma
O corte a plasma é uma tecnologia desenvolvida recentemente que utiliza gravação a plasma para cortar durante o processo de fabricação (Fab). O corte a plasma utiliza materiais semigásicos em vez de líquidos, portanto o impacto no meio ambiente é relativamente pequeno. E é adotado o método de cortar todo o wafer de uma vez, de modo que a velocidade de “corte” é relativamente rápida. No entanto, o método de plasma utiliza gás de reação química como matéria-prima, e o processo de gravação é muito complicado, portanto o fluxo do processo é relativamente complicado. Mas comparado ao corte com “lâmina” e ao corte a laser, o corte a plasma não causa danos à superfície do wafer, reduzindo assim a taxa de defeitos e obtendo mais chips.
Recentemente, como a espessura do wafer foi reduzida para 30 μm, muito cobre (Cu) ou materiais de baixa constante dielétrica (Low-k) são usados. Portanto, para evitar rebarbas (Rebarbas), os métodos de corte a plasma também serão favorecidos. É claro que a tecnologia de corte a plasma também está em constante desenvolvimento. Acredito que num futuro próximo, um dia não haverá necessidade de usar máscara especial durante a gravação, porque esta é uma importante direção de desenvolvimento do corte a plasma.
Como a espessura dos wafers foi continuamente reduzida de 100μm para 50μm e depois para 30μm, os métodos de corte para obtenção de chips independentes também mudaram e se desenvolveram, desde o corte por “quebra” e “lâmina” até o corte a laser e corte a plasma. Embora os métodos de corte cada vez mais maduros tenham aumentado o custo de produção do próprio processo de corte, por outro lado, reduzindo significativamente os fenômenos indesejáveis como descascamento e rachaduras que ocorrem frequentemente no corte de chips semicondutores e aumentando o número de chips obtidos por unidade de wafer , o custo de produção de um único chip apresentou tendência de queda. É claro que o aumento no número de chips obtidos por unidade de área do wafer está intimamente relacionado à redução na largura da rua de corte de dados. Usando o corte a plasma, é possível obter quase 20% mais cavacos em comparação com o método de corte por “lâmina”, o que também é um dos principais motivos pelos quais as pessoas escolhem o corte a plasma. Com o desenvolvimento e as mudanças nos wafers, na aparência dos chips e nos métodos de embalagem, vários processos de corte, como a tecnologia de processamento de wafers e o DBG, também estão surgindo.
Horário da postagem: 10 de outubro de 2024