A вафельниймає пройти три зміни, щоб стати справжнім напівпровідниковим чіпом: спочатку злиток у формі блоку розрізають на пластини; у другому процесі транзистори вигравірувані на передній частині пластини через попередній процес; нарешті виконується пакування, тобто процес різаннявафельнийстає повним напівпровідниковим чіпом. Можна побачити, що процес пакування належить до внутрішнього процесу. У цьому процесі пластина буде розрізана на кілька окремих шестигранників. Цей процес отримання незалежних чіпів називається «Singulation», а процес розпилювання вафельної плити на незалежні кубоїди називається «wafer cutting (Die Sawing)». Останнім часом із вдосконаленням інтеграції напівпровідників товщинавафлістає все тоншою і тоншою, що, звісно, приносить багато труднощів процесу «сингуляції».
Еволюція нарізки вафель
Внутрішні та внутрішні процеси еволюціонували через взаємодію різними способами: еволюція внутрішніх процесів може визначати структуру та положення невеликих шестигранних мікросхем, відокремлених від матриці навафельний, а також структуру та положення контактних майданчиків (шляхів електричного з’єднання) на пластині; Навпаки, еволюція зовнішніх процесів змінила процес і методвафельнийзворотне проріджування та «вимірювання» у внутрішньому процесі. Таким чином, все більш витончений зовнішній вигляд пакета матиме великий вплив на внутрішній процес. Крім того, відповідно до зміни зовнішнього вигляду упаковки змінюватимуться кількість, процедура та тип нарізання.
Scribe Dicing
У перші дні «злам» шляхом застосування зовнішньої сили був єдиним методом нарізання кубиками, який міг розділитивафельнийв гексаедр вмирає. Однак цей метод має недоліки, пов'язані зі сколюванням або розтріскуванням краю невеликої стружки. Крім того, оскільки задирки на металевій поверхні видаляються не повністю, поверхня різу також є дуже шорсткою.
Щоб вирішити цю проблему, з’явився метод різання «скрайбінг», тобто перед «зламуванням» поверхнявафельнийобрізається приблизно на половину глибини. «Скрайбінг», як випливає з назви, означає використання робочого колеса для попереднього розпилювання (розрізання навпіл) лицьової сторони пластини. Раніше більшість пластин розміром менше 6 дюймів використовували такий метод різання: спочатку «нарізали» між стружками, а потім «розламували».
Нарізання кубиками або пиляння
Метод різання «скрайбінг» поступово розвинувся в метод різання (або пиляння) «лезом» — метод різання лезом два або три рази поспіль. Метод різання «Лезо» може компенсувати явище дрібної стружки, яка відшаровується під час «зламування» після «скрайбування», і може захистити дрібну стружку під час процесу «відокремлення». Різання «лезом» відрізняється від попереднього «різання кубиками», тобто після різання «лезом» відбувається не «ламання», а повторне різання лезом. Тому його ще називають методом «покрокового кубика».
Для того, щоб захистити пластину від зовнішніх пошкоджень під час процесу різання, на пластину буде заздалегідь нанесена плівка для забезпечення безпечнішого «відокремлення». Під час процесу зворотного шліфування плівка буде прикріплена до передньої частини пластини. Але навпаки, при «лопатковому» різанні плівка повинна бути прикріплена до тильної сторони пластини. Під час евтектичного склеювання матриці (склеювання матриці, фіксація відокремлених мікросхем на друкованій платі або нерухомій рамі) плівка, прикріплена до тильної сторони, автоматично відпаде. Через високе тертя під час різання DI воду слід розпилювати безперервно з усіх боків. Крім того, крильчатку слід прикріпити алмазними частинками, щоб скибочки краще нарізалися. У цей час зріз (товщина леза: ширина канавки) має бути рівномірним і не повинен перевищувати ширину канавки для нарізання.
Тривалий час пиляння було найпоширенішим традиційним способом різання. Його найбільша перевага в тому, що він може нарізати велику кількість вафель за короткий час. Однак, якщо швидкість подачі скибочки значно збільшити, ймовірність відшарування країв сколів збільшиться. Таким чином, кількість обертів робочого колеса повинна контролюватися на рівні приблизно 30 000 разів на хвилину. Можна побачити, що технологія напівпровідникового процесу часто є секретом, накопиченим повільно через тривалий період накопичення, проб і помилок (у наступному розділі про евтектичне з’єднання ми обговоримо вміст про різання та DAF).
Нарізання кубиками перед подрібненням (DBG): послідовність різання змінила метод
Коли різання лезом виконується на пластині діаметром 8 дюймів, немає необхідності хвилюватися про відшаровування або розтріскування країв. Але коли діаметр пластини збільшується до 21 дюйма, а товщина стає надзвичайно тонкою, явища відшарування та розтріскування починають з’являтися знову. Щоб значно зменшити фізичний вплив на пластину під час процесу різання, метод DBG «нарізання кубиками перед шліфуванням» замінює традиційну послідовність різання. На відміну від традиційного методу різання «лезом», який виконує безперервне різання, DBG спочатку виконує різання «лезом», а потім поступово зменшує товщину пластини шляхом безперервного потоншення тильної сторони, доки стружка не буде розділена. Можна сказати, що DBG є модернізованою версією попереднього «лезового» методу різання. Оскільки він може зменшити вплив другого розрізу, метод DBG був швидко популяризований у «упаковці на рівні пластин».
Лазерна нарізка
У процесі WLCSP в основному використовується лазерне різання. Лазерне різання може зменшити такі явища, як відшарування та розтріскування, отримуючи таким чином кращу якість стружки, але коли товщина пластини перевищує 100 мкм, продуктивність буде значно знижена. Тому він в основному використовується на пластинах товщиною менше 100 мкм (відносно тонких). Лазерне різання розрізає кремній шляхом застосування високоенергетичного лазера до канавки пластини. Однак при використанні методу звичайного лазерного різання (Conventional Laser) необхідно заздалегідь нанести на поверхню пластини захисну плівку. Оскільки нагрівання або опромінення поверхні пластини лазером, ці фізичні контакти створять борозенки на поверхні пластини, і вирізані кремнієві фрагменти також прилипнуть до поверхні. Можна побачити, що традиційний метод лазерного різання також безпосередньо розрізає поверхню пластини, і в цьому відношенні він схожий на метод різання «лезом».
Stealth Dicing (SD) — це метод спочатку розрізання внутрішньої частини пластини за допомогою енергії лазера, а потім застосування зовнішнього тиску до стрічки, прикріпленої до тильної сторони, щоб зламати її, таким чином відокремлюючи чіп. При натисканні на стрічку зі зворотного боку пластина миттєво піднімається вгору завдяки розтягуванню стрічки, тим самим відокремлюючи мікросхему. Перевагами SD перед традиційним методом лазерного різання є: по-перше, немає кремнієвих уламків; по-друге, проріз (Kerf: ширина канавки) вузький, тому можна отримати більше стружки. Крім того, явище відшарування та розтріскування буде значно зменшено за допомогою методу SD, який має вирішальне значення для загальної якості різання. Тому метод SD, швидше за все, стане найпопулярнішою технологією в майбутньому.
Плазмовий кубик
Плазмове різання — це нещодавно розроблена технологія, яка використовує плазмове травлення для різання під час виробничого процесу (Fab). Плазмове різання використовує напівгазові матеріали замість рідин, тому вплив на навколишнє середовище відносно невеликий. І використовується метод різання всієї вафлі за один раз, тому швидкість «різання» відносно висока. Однак плазмовий метод використовує хімічний реакційний газ як сировину, а процес травлення дуже складний, тому його технологічний процес є відносно громіздким. Але порівняно з «лезовим» різанням і лазерним різанням плазмове різання не спричиняє пошкодження поверхні пластини, тим самим знижуючи рівень дефектів і отримуючи більше стружки.
Нещодавно, оскільки товщина пластини була зменшена до 30 мкм, і використовується багато міді (Cu) або матеріалів з низькою діелектричною проникністю (Low-k). Таким чином, щоб запобігти появі задирок (Burr), також буде віддано перевагу методам плазмового різання. Звичайно, технологія плазмового різання також постійно розвивається. Вважаю, що в недалекому майбутньому колись не буде потреби носити спеціальну маску при травленні, тому що це основний напрямок розвитку плазмового різання.
Оскільки товщина пластин постійно зменшувалася від 100 мкм до 50 мкм, а потім до 30 мкм, методи різання для отримання незалежних чіпів також змінювалися та розвивалися від «розриву» та «леза» до лазерного різання та плазмового різання. Незважаючи на те, що все більш зрілі методи різання збільшили виробничу вартість самого процесу різання, з іншого боку, значно зменшивши небажані явища, такі як відшарування та розтріскування, які часто виникають під час різання напівпровідникових мікросхем, і збільшивши кількість мікросхем, отриманих на одиницю пластини , вартість виробництва одного чіпа показала тенденцію до зниження. Звичайно, збільшення кількості отриманої стружки на одиницю площі пластини тісно пов'язане зі зменшенням ширини нарізки. За допомогою плазмового різання можна отримати майже на 20% більше стружки порівняно з використанням методу різання «лезом», що також є основною причиною, чому люди вибирають плазмове різання. З розвитком і змінами пластин, зовнішнього вигляду чіпів і методів упаковки також з’являються різні процеси різання, такі як технологія обробки пластин і DBG.
Час публікації: 10 жовтня 2024 р