A rånmåste gå igenom tre förändringar för att bli ett riktigt halvledarchip: först skärs det blockformade götet till wafers; i den andra processen graveras transistorer på framsidan av skivan genom den föregående processen; slutligen utförs förpackning, det vill säga genom skärningsprocessen, denrånblir ett komplett halvledarchip. Det kan ses att förpackningsprocessen tillhör back-end-processen. I denna process kommer wafern att skäras i flera hexaedronindivida chips. Denna process för att erhålla oberoende spån kallas "Singulation", och processen att såga waferskivan till oberoende kuboider kallas "wafer cutting (Die Sawing)". Nyligen, med förbättringen av halvledarintegration, tjockleken påoblathar blivit tunnare och tunnare, vilket naturligtvis medför en hel del svårigheter för "singulation"-processen.
Utvecklingen av skivtärning
Front-end- och back-end-processer har utvecklats genom interaktion på olika sätt: utvecklingen av back-end-processer kan bestämma strukturen och positionen för hexaederns små chip separerade från formen pårån, såväl som strukturen och positionen av dynorna (elektriska anslutningsvägar) på skivan; tvärtom har utvecklingen av front-end-processer förändrat processen och metoden förrånbackgallring och "die dicing" i back-end-processen. Därför kommer paketets allt mer sofistikerade utseende att ha stor inverkan på back-end-processen. Dessutom kommer antalet, förfarandet och typen av tärningar också att ändras i enlighet med förändringen i förpackningens utseende.
Scribe Dicing
I de tidiga dagarna var "brytning" genom att applicera yttre kraft den enda tärningsmetoden som kunde delarånin i hexahedron dör. Emellertid har denna metod nackdelarna av att det lilla spånets kant klipper eller spricker. Dessutom, eftersom graderna på metallytan inte avlägsnas helt, är snittytan också mycket grov.
För att lösa detta problem kom "Scribing"-skärmetoden till, det vill säga innan den "bröts", ytan pårånskärs till ungefär halva djupet. "Skrivning", som namnet antyder, syftar på att använda ett pumphjul för att såga (halvkapa) framsidan av skivan i förväg. Under de första dagarna använde de flesta rån under 6 tum denna skärmetod att först "skiva" mellan chips och sedan "bryta".
Bladtärning eller Bladsågning
"Scribing"-skärmetoden utvecklades gradvis till "Blade dicing"-skärningsmetoden (eller sågning), som är en metod för att skära med ett blad två eller tre gånger i rad. Skärmetoden "Blade" kan kompensera för fenomenet med små spån som skalar av när de "bryts" efter "ritning", och kan skydda små spån under "singulering"-processen. "Blade"-skärning skiljer sig från den tidigare "tärningsskärningen", det vill säga efter en "blads"-skärning, "bryts" den inte, utan skär igen med ett blad. Därför kallas det också för "step dicing"-metoden.
För att skydda wafern från yttre skador under skärningsprocessen kommer en film att appliceras på wafern i förväg för att säkerställa en säkrare "singling". Under "bakslipning"-processen kommer filmen att fästas på framsidan av wafern. Men tvärtom, vid skärning av "blad", ska filmen fästas på baksidan av skivan. Under den eutektiska formbindningen (formbindning, fixering av de separerade chipsen på kretskortet eller den fasta ramen), kommer filmen som fästs på baksidan automatiskt att falla av. På grund av den höga friktionen under skärning bör DI-vatten sprutas kontinuerligt från alla håll. Dessutom bör pumphjulet fästas med diamantpartiklar så att skivorna kan skivas bättre. Vid denna tidpunkt måste snittet (bladets tjocklek: spårets bredd) vara enhetligt och får inte överstiga tärningsspårets bredd.
Under lång tid har sågning varit den mest använda traditionella skärmetoden. Dess största fördel är att den kan skära ett stort antal wafers på kort tid. Men om matningshastigheten för skivan ökas kraftigt ökar risken för att chiplets kanter skalar. Därför bör antalet rotationer av pumphjulet kontrolleras med cirka 30 000 gånger per minut. Det kan ses att tekniken för halvledarprocesser ofta är en hemlighet som ackumuleras långsamt genom en lång period av ackumulering och försök och misstag (i nästa avsnitt om eutektisk bindning kommer vi att diskutera innehållet om skärning och DAF).
Tärning före slipning (DBG): skärsekvensen har ändrat metoden
När knivskärning utförs på en skiva med en diameter på 8 tum, behöver du inte oroa dig för att spånkanten skalar eller spricker. Men när skivans diameter ökar till 21 tum och tjockleken blir extremt tunn, börjar flagnings- och sprickbildningsfenomen uppstå igen. För att avsevärt minska den fysiska påverkan på skivan under skärningsprocessen, ersätter DBG-metoden "tärning före slipning" den traditionella skärsekvensen. Till skillnad från den traditionella "blade"-skärningsmetoden som skär kontinuerligt, utför DBG först en "blade"-skärning och tunnar sedan gradvis ut skivans tjocklek genom att kontinuerligt tunna ut baksidan tills spånan delas. Det kan sägas att DBG är en uppgraderad version av den tidigare skärmetoden för "blad". Eftersom det kan minska effekten av den andra skärningen har DBG-metoden snabbt blivit populär i "wafer-level packaging".
Laser tärning
Processen för skivskalapaketet på wafer-nivå (WLCSP) använder huvudsakligen laserskärning. Laserskärning kan minska fenomen som avskalning och sprickbildning och därigenom erhålla spån av bättre kvalitet, men när skivans tjocklek är mer än 100 μm kommer produktiviteten att minska kraftigt. Därför används den mest på wafers med en tjocklek på mindre än 100μm (relativt tunna). Laserskärning skär kisel genom att applicera högenergilaser på waferns ritsspår. Men när man använder den konventionella laserskärningsmetoden (Conventional Laser), måste en skyddande film appliceras på waferytan i förväg. Eftersom uppvärmning eller bestrålning av waferns yta med laser kommer dessa fysiska kontakter att producera spår på waferns yta, och de skurna kiselfragmenten kommer också att fästa vid ytan. Det kan ses att den traditionella laserskärningsmetoden också direkt skär ytan på wafern, och i detta avseende liknar den "blade"-skärmetoden.
Stealth Dicing (SD) är en metod för att först skära insidan av wafern med laserenergi och sedan applicera externt tryck på tejpen som är fäst på baksidan för att bryta den, och därigenom separera chipet. När tryck appliceras på tejpen på baksidan kommer wafern omedelbart att höjas uppåt på grund av att tejpen sträcker sig, och därigenom separerar chipet. Fördelarna med SD jämfört med den traditionella laserskärningsmetoden är: för det första finns det inget kiselskräp; för det andra är snittet (Kerf: bredden på ritsspåret) smalt, så att fler spån kan erhållas. Dessutom kommer avskalnings- och sprickbildningsfenomenet att reduceras avsevärt med SD-metoden, vilket är avgörande för den övergripande kvaliteten på skärningen. Därför kommer SD-metoden med stor sannolikhet att bli den mest populära tekniken i framtiden.
Plasmatärning
Plasmaskärning är en nyligen utvecklad teknik som använder plasmaetsning för att skära under tillverkningsprocessen (Fab). Plasmaskärning använder halvgasmaterial istället för vätskor, så påverkan på miljön är relativt liten. Och metoden att skära hela skivan på en gång antas, så "skärningshastigheten" är relativt snabb. Plasmametoden använder dock kemisk reaktionsgas som råmaterial, och etsningsprocessen är mycket komplicerad, så dess processflöde är relativt besvärligt. Men jämfört med "blad"-skärning och laserskärning orsakar plasmaskärning inte skador på skivans yta, vilket minskar defektfrekvensen och erhåller fler chips.
Nyligen, eftersom skivans tjocklek har reducerats till 30μm, och mycket koppar (Cu) eller material med låg dielektrisk konstant (Low-k) används. Därför, för att förhindra grader (Burr), kommer plasmaskärningsmetoder också att gynnas. Naturligtvis utvecklas också plasmaskärningstekniken hela tiden. Jag tror att det inom en snar framtid en dag inte kommer att finnas något behov av att bära en speciell mask vid etsning, eftersom detta är en viktig utvecklingsriktning för plasmaskärning.
Eftersom tjockleken på wafers kontinuerligt har reducerats från 100 μm till 50 μm och sedan till 30 μm, har skärmetoderna för att erhålla oberoende spån också förändrats och utvecklats från "brytande" och "bladsskärning" till laserskärning och plasmaskärning. Även om de allt mer mogna skärmetoderna har ökat produktionskostnaden för själva skärprocessen, å andra sidan, genom att avsevärt minska de oönskade fenomenen såsom avskalning och sprickbildning som ofta förekommer vid halvledarspånskärning och öka antalet spån som erhålls per enhetsskiva , har produktionskostnaden för ett enda chip visat en nedåtgående trend. Naturligtvis är ökningen av antalet marker som erhålls per ytenhet av skivan nära relaterad till minskningen av bredden på tärningsgatan. Genom att använda plasmaskärning kan nästan 20 % mer spån erhållas jämfört med att använda skärmetoden "blad", vilket också är en viktig anledning till att människor väljer plasmaskärning. Med utvecklingen och förändringarna av wafers, spånets utseende och förpackningsmetoder, växer också olika skärprocesser som waferprocessteknik och DBG fram.
Posttid: 2024-10-10