ما هو تقطيع الرقاقات؟

A رقاقةيجب أن تمر الشريحة شبه الموصلة بثلاثة تغييرات لتصبح شريحة شبه موصلة حقيقية: أولاً، يتم قطع السبائك على شكل كتلة إلى رقائق؛ في العملية الثانية، يتم نقش الترانزستورات على مقدمة الرقاقة من خلال العملية السابقة؛ وأخيراً، يتم إجراء التعبئة والتغليف، أي من خلال عملية القطع،رقاقةتصبح رقاقة شبه موصلة كاملة. يتضح أن عملية التغليف جزء من العملية النهائية. في هذه العملية، تُقطع الرقاقة إلى عدة رقائق سداسية الوجوه. تُسمى عملية الحصول على الرقائق المستقلة "التفرّد"، وتُسمى عملية نشر لوح الرقاقة إلى متوازيات مكعبة مستقلة "قطع الرقاقة (النشر بالقالب)". في الآونة الأخيرة، ومع تطور تكامل أشباه الموصلات، أصبح سمك...رقائقلقد أصبحت أقل فأقل، وهو ما يجلب بالطبع قدرًا كبيرًا من الصعوبة لعملية "التفرد".

تطور تقطيع الرقاقات

لقد تطورت العمليات الأمامية والخلفية من خلال التفاعل بطرق مختلفة: يمكن أن يحدد تطور العمليات الخلفية بنية وموضع الرقائق الصغيرة السداسية المنفصلة عن القالب علىرقاقة، بالإضافة إلى بنية وموضع الوسادات (مسارات التوصيل الكهربائي) على الرقاقة؛ على العكس من ذلك، أدى تطور العمليات الأمامية إلى تغيير عملية وطريقةرقاقةترقيق الظهر و"تقطيع القوالب" في عملية التصنيع النهائية. لذلك، سيؤثر المظهر المتطور للعبوة بشكل كبير على عملية التصنيع النهائية. علاوة على ذلك، سيتغير عدد وإجراءات ونوع عمليات التقطيع تبعًا لتغير مظهر العبوة.

الكاتب النرد

في الأيام الأولى، كان "الكسر" عن طريق تطبيق قوة خارجية هو أسلوب التقطيع الوحيد الذي يمكنه تقسيمرقاقةفي قوالب سداسية الوجوه. مع ذلك، لهذه الطريقة عيوبٌ تتمثل في تشقق أو تشقق حافة الشريحة الصغيرة. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لعدم إزالة النتوءات على سطح المعدن تمامًا، يكون سطح القطع خشنًا جدًا.
ولحل هذه المشكلة، ظهرت طريقة القطع "النقش"، أي قبل "الكسر"، يتم قطع سطحرقاقةيُقطع إلى نصف العمق تقريبًا. يشير "النقش"، كما يوحي الاسم، إلى استخدام مروحة لنشر (قطع نصفي) الجانب الأمامي من الرقاقة مسبقًا. في البداية، كانت معظم الرقاقات التي يقل سمكها عن 15 سم تستخدم هذه الطريقة في القطع، حيث تُقطع الرقاقات أولًا ثم تُكسر.

تقطيع النصل أو نشر النصل

تطورت طريقة القطع "النقش" تدريجيًا إلى طريقة القطع "النرد بالشفرة" (أو النشر)، وهي طريقة قطع باستخدام شفرة مرتين أو ثلاث مرات متتالية. تُعوّض طريقة القطع "النرد" عن ظاهرة تقشير الشظايا الصغيرة عند "الكسر" بعد "النقش"، وتُحافظ على الشظايا الصغيرة أثناء عملية "التفريز". يختلف القطع "النرد" عن القطع "النرد" السابق، أي أنه بعد القطع "النرد"، لا يُكسر، بل يُقطع مرة أخرى بشفرة. لذلك، تُسمى أيضًا طريقة "النرد المتدرج".

لحماية الرقاقة من التلف الخارجي أثناء عملية القطع، يُوضع غشاء على الرقاقة مسبقًا لضمان "التقطيع" بشكل أكثر أمانًا. أثناء عملية "الطحن الخلفي"، يُلصق الغشاء بالجزء الأمامي من الرقاقة. ولكن على العكس، في عملية القطع "بالشفرة"، يجب تثبيت الغشاء على الجزء الخلفي من الرقاقة. أثناء عملية الترابط بالقالب الأيوتكتيكي (ربط القالب، تثبيت الرقائق المنفصلة على لوحة الدوائر المطبوعة أو الإطار الثابت)، يسقط الغشاء الملصق بالجزء الخلفي تلقائيًا. نظرًا للاحتكاك العالي أثناء القطع، يجب رش الماء من الماس باستمرار من جميع الاتجاهات. بالإضافة إلى ذلك، يجب تثبيت المكره بجزيئات الماس بحيث يمكن تقطيع الشرائح بشكل أفضل. في هذا الوقت، يجب أن يكون القطع (سمك الشفرة: عرض الأخدود) موحدًا ويجب ألا يتجاوز عرض أخدود التقطيع.
لطالما كان النشر هو الطريقة التقليدية الأكثر استخدامًا للقطع. وتتمثل أهم مزاياه في قدرته على قطع عدد كبير من الرقائق في وقت قصير. ومع ذلك، فإن زيادة سرعة تغذية الشريحة بشكل كبير تزيد من احتمالية تقشير حواف الرقاقات. لذلك، يجب ضبط عدد دورات المكره على حوالي 30,000 دورة في الدقيقة. ومن الواضح أن تقنية معالجة أشباه الموصلات غالبًا ما تكون سرًا تراكم ببطء عبر فترة طويلة من التراكم والتجربة والخطأ (في القسم التالي حول الرابطة الأيوتكتيكية، سنناقش محتوى القطع وتقنية DAF).

التقطيع قبل الطحن (DBG): لقد أدى تسلسل القطع إلى تغيير الطريقة

عند إجراء قطع الشفرة على رقاقة بقطر 8 بوصات، لا داعي للقلق بشأن تقشير حافة الشريحة أو تشققها. ولكن مع زيادة قطر الرقاقة إلى 21 بوصة وتصبح السُمك رقيقًا للغاية، تبدأ ظاهرة التقشير والتشقق في الظهور مرة أخرى. من أجل تقليل التأثير المادي على الرقاقة بشكل كبير أثناء عملية القطع، تحل طريقة DBG "التقطيع قبل الطحن" محل تسلسل القطع التقليدي. على عكس طريقة القطع "الشفرة" التقليدية التي تقطع باستمرار، تقوم DBG أولاً بقطع "الشفرة"، ثم ترقق سمك الرقاقة تدريجيًا عن طريق ترقيق الجانب الخلفي باستمرار حتى تنقسم الرقاقة. يمكن القول أن DBG هي نسخة مطورة من طريقة القطع "الشفرة" السابقة. نظرًا لأنه يمكن أن يقلل من تأثير القطع الثاني، فقد تم ترويج طريقة DBG بسرعة في "تغليف مستوى الرقاقة".

تقطيع بالليزر

تعتمد عملية تجميع رقاقة مقياس مستوى الرقاقة (WLCSP) بشكل أساسي على القطع بالليزر. يُقلل القطع بالليزر من ظواهر مثل التقشر والتشقق، مما يُنتج رقائق بجودة أفضل، ولكن عندما يزيد سمك الرقاقة عن 100 ميكرومتر، تنخفض الإنتاجية بشكل كبير. لذلك، يُستخدم هذا الأسلوب غالبًا على الرقاقات التي يقل سمكها عن 100 ميكرومتر (رقيقة نسبيًا). يقطع القطع بالليزر السيليكون عن طريق تسليط ليزر عالي الطاقة على أخدود الرقاقة. مع ذلك، عند استخدام طريقة القطع بالليزر التقليدية (الليزر التقليدي)، يجب وضع طبقة واقية على سطح الرقاقة مسبقًا. لأن تسخين أو تعريض سطح الرقاقة للإشعاع بالليزر، تُنتج هذه التلامسات الفيزيائية أخاديد على سطح الرقاقة، كما تلتصق شظايا السيليكون المقطوعة بالسطح. يُلاحظ أن طريقة القطع بالليزر التقليدية تقطع سطح الرقاقة مباشرةً، وهي في هذا الصدد تُشبه طريقة القطع "بالشفرة".

التقطيع الخفي (SD) هي طريقة لقطع الجزء الداخلي من الرقاقة أولاً باستخدام طاقة الليزر، ثم تطبيق ضغط خارجي على الشريط المتصل بالجزء الخلفي لكسره، وبالتالي فصل الشريحة. عند تطبيق الضغط على الشريط الموجود على الجزء الخلفي، سترتفع الرقاقة على الفور إلى الأعلى بسبب تمدد الشريط، وبالتالي فصل الشريحة. تتمثل مزايا SD على طريقة القطع بالليزر التقليدية في: أولاً، لا يوجد حطام سيليكون؛ ثانيًا، يكون الشق (Kerf: عرض أخدود الكتابة) ضيقًا، مما يتيح الحصول على المزيد من الرقائق. بالإضافة إلى ذلك، سيتم تقليل ظاهرة التقشير والتشقق بشكل كبير باستخدام طريقة SD، وهو أمر بالغ الأهمية للجودة الشاملة للقطع. لذلك، من المرجح جدًا أن تصبح طريقة SD أكثر التقنيات شيوعًا في المستقبل.

تقطيع البلازما
القطع بالبلازما تقنية حديثة التطور تستخدم حفر البلازما للقطع أثناء عملية التصنيع (Fab). يستخدم القطع بالبلازما مواد شبه غازية بدلاً من السوائل، مما يجعل تأثيره على البيئة ضئيلاً نسبياً. كما أنه يعتمد طريقة قطع الرقاقة بأكملها دفعة واحدة، مما يجعل سرعة "القطع" عالية نسبياً. مع ذلك، تستخدم طريقة البلازما غاز التفاعل الكيميائي كمادة خام، وعملية الحفر معقدة للغاية، ما يجعل سير عملها معقداً نسبياً. ولكن بالمقارنة مع القطع "بالشفرة" والقطع بالليزر، لا يُسبب القطع بالبلازما أي ضرر لسطح الرقاقة، مما يقلل من معدل العيوب ويزيد من عدد الرقائق.

في الآونة الأخيرة، مع انخفاض سُمك الرقاقة إلى 30 ميكرومتر، واستخدام كميات كبيرة من النحاس (Cu) أو مواد ذات ثابت عزل كهربائي منخفض (Low-k)، يُفضّل استخدام طرق القطع بالبلازما لمنع النتوءات. وبالطبع، تتطور تقنية القطع بالبلازما باستمرار. أعتقد أنه في المستقبل القريب، لن تكون هناك حاجة لارتداء قناع خاص أثناء الحفر، لأن هذا يُعدّ اتجاهًا رئيسيًا لتطوير القطع بالبلازما.

مع انخفاض سمك الرقائق باستمرار من 100 ميكرومتر إلى 50 ميكرومتر ثم إلى 30 ميكرومتر، تغيرت طرق القطع للحصول على رقائق مستقلة وتطورت من "الكسر" و"القطع بالشفرة" إلى القطع بالليزر والقطع بالبلازما. على الرغم من أن طرق القطع الناضجة بشكل متزايد قد زادت من تكلفة إنتاج عملية القطع نفسها، من ناحية أخرى، من خلال تقليل الظواهر غير المرغوب فيها مثل التقشير والتشقق التي تحدث غالبًا في قطع رقائق أشباه الموصلات وزيادة عدد الرقائق التي تم الحصول عليها لكل وحدة رقاقة، فقد أظهرت تكلفة إنتاج رقاقة واحدة اتجاهًا نزوليًا. بالطبع، ترتبط الزيادة في عدد الرقائق التي تم الحصول عليها لكل وحدة مساحة من الرقاقة ارتباطًا وثيقًا بانخفاض عرض شارع التقطيع. باستخدام القطع بالبلازما، يمكن الحصول على رقائق أكثر بنسبة 20٪ تقريبًا مقارنة باستخدام طريقة القطع "الشفرة"، وهو أيضًا سبب رئيسي لاختيار الناس للقطع بالبلازما. مع تطور وتغيير الرقاقات ومظهر الرقاقة وطرق التعبئة والتغليف، ظهرت أيضًا عمليات قطع مختلفة مثل تقنية معالجة الرقاقة وDBG.