A vaffelskal gennemgå tre ændringer for at blive en rigtig halvlederchip: først skæres den blokformede barre i wafere; i den anden proces graveres transistorer på forsiden af waferen gennem den foregående proces; endelig udføres pakning, det vil sige gennem skæreprocessen,vaffelbliver en komplet halvlederchip. Det kan ses, at pakningsprocessen tilhører backend-processen. I denne proces skæres waferen i flere hexaeder-individuelle chips. Denne proces til at opnå uafhængige chips kaldes "singulation", og processen med at save waferpladen i uafhængige kuber kaldes "waferskæring (die-savning)". For nylig, med forbedringen af halvlederintegration, er tykkelsen afvaflerer blevet tyndere og tyndere, hvilket naturligvis medfører mange vanskeligheder for "singuleringsprocessen".
Udviklingen af wafer-udskæring
Frontend- og backend-processer har udviklet sig gennem interaktion på forskellige måder: udviklingen af backend-processer kan bestemme strukturen og positionen af de små hexaederchips, der er adskilt fra matricen påvaffel, samt strukturen og placeringen af pads (elektriske forbindelsesstier) på waferen; tværtimod har udviklingen af front-end-processer ændret processen og metoden tilvaffelbagudtynding og "die dicing" i bagprocessen. Derfor vil pakkens stadig mere sofistikerede udseende have stor indflydelse på bagprocessen. Desuden vil antallet, proceduren og typen af dicing også ændre sig i overensstemmelse med ændringen i pakkens udseende.
Scribe Terning
I de tidlige dage var "brydning" ved at anvende ekstern kraft den eneste terningmetode, der kunne opdelevaffeli hexaederforme. Denne metode har dog ulemperne i form af afskalning eller revner i kanten af den lille spån. Derudover er snitfladen også meget ru, da grater på metaloverfladen ikke fjernes helt.
For at løse dette problem blev "Scribing"-skæremetoden anvendt, det vil sige, at overfladen af materialet før det "brydes".vaffelskæres til cirka halvdelen af dybden. "Scribing", som navnet antyder, refererer til at bruge et impeller til at save (halvskære) forsiden af waferen på forhånd. I de tidlige dage brugte de fleste wafere under 6 tommer denne skæremetode, hvor man først "skar" mellem chipsene og derefter "brækkede".
Klingskæring eller klingeafskæring
"Scribing"-skæremetoden udviklede sig gradvist til "Blade dicing"-skæremetoden (eller savningsmetoden), som er en metode til at skære med et blad to eller tre gange i træk. "Blade"-skæremetoden kan kompensere for fænomenet med små spåner, der skaller af, når de "brydes" efter "scribing", og kan beskytte små spåner under "singulation"-processen. "Blade"-skæring er forskellig fra den tidligere "dicing"-skæring, det vil sige, at efter en "blad"-skæring "brydes" den ikke, men skæres igen med et blad. Derfor kaldes den også "step dicing"-metoden.
For at beskytte waferen mod ydre skader under skæreprocessen, påføres en film på waferen på forhånd for at sikre en mere sikker "singling". Under "bagslibning"-processen fastgøres filmen på forsiden af waferen. Ved "bladskæring" skal filmen derimod fastgøres på bagsiden af waferen. Under den eutektiske die-bonding (die-bonding, fastgørelse af de adskilte chips på printkortet eller den faste ramme) vil filmen, der er fastgjort på bagsiden, automatisk falde af. På grund af den høje friktion under skæringen skal der kontinuerligt sprøjtes deioniseret vand fra alle retninger. Derudover skal impelleren fastgøres med diamantpartikler, så skiverne bedre kan skæres. På dette tidspunkt skal snittet (bladtykkelse: rillebredde) være ensartet og må ikke overstige bredden af den skærende rille.
I lang tid har savning været den mest anvendte traditionelle skæremetode. Dens største fordel er, at den kan skære et stort antal wafere på kort tid. Men hvis skivens fremføringshastighed øges kraftigt, vil risikoen for afskalning af chipletkanten stige. Derfor bør antallet af rotationer af impelleren kontrolleres til omkring 30.000 gange i minuttet. Det kan ses, at teknologien bag halvlederprocesser ofte er en hemmelighed, der akkumuleres langsomt gennem en lang periode med akkumulering og trial and error (i næste afsnit om eutektisk binding vil vi diskutere indholdet af skæring og DAF).
Terningskæring før slibning (DBG): skæresekvensen har ændret metoden
Når der udføres knivskæring på en wafer med en diameter på 8 tommer, er der ingen grund til at bekymre sig om afskalning eller revner i chipletkanten. Men når waferdiameteren øges til 21 tommer, og tykkelsen bliver ekstremt tynd, begynder afskalnings- og revnedannelsesfænomener at dukke op igen. For at reducere den fysiske påvirkning af waferen betydeligt under skæreprocessen erstatter DBG-metoden med "terningskæring før slibning" den traditionelle skæresekvens. I modsætning til den traditionelle "kniv"-skæremetode, der skærer kontinuerligt, udfører DBG først et "kniv"-snit og udtynder derefter gradvist wafertykkelsen ved kontinuerligt at udtynde bagsiden, indtil chippen er delt. Man kan sige, at DBG er en opgraderet version af den tidligere "kniv"-skæremetode. Fordi den kan reducere påvirkningen af det andet snit, er DBG-metoden hurtigt blevet populær inden for "wafer-niveau emballage".
Laserudskæring
Wafer-level chip scale package (WLCSP)-processen bruger primært laserskæring. Laserskæring kan reducere fænomener som afskalning og revner og derved opnå chips af bedre kvalitet, men når wafertykkelsen er mere end 100 μm, vil produktiviteten blive betydeligt reduceret. Derfor bruges den mest på wafere med en tykkelse på mindre end 100 μm (relativt tynd). Laserskæring skærer silicium ved at påføre en højenergilaser på waferens rille. Når man bruger den konventionelle laserskæringsmetode (konventionel laser), skal der dog påføres en beskyttende film på waferoverfladen på forhånd. Fordi waferens overflade opvarmes eller bestråles med laser, vil disse fysiske kontakter producere riller på waferens overflade, og de skårne siliciumfragmenter vil også klæbe til overfladen. Det kan ses, at den traditionelle laserskæringsmetode også skærer waferens overflade direkte, og i denne henseende ligner den "blade"-skæringsmetoden.
Stealth Dicing (SD) er en metode, hvor man først skærer indersiden af waferen med laserenergi og derefter påfører et eksternt tryk på den tape, der er fastgjort på bagsiden, for at bryde den og derved adskille chippen. Når der påføres tryk på tapen på bagsiden, vil waferen øjeblikkeligt blive hævet opad på grund af tapens strækning, hvorved chippen adskilles. Fordelene ved SD i forhold til den traditionelle laserskæringsmetode er: for det første er der ingen siliciumrester; for det andet er savsnittet (Kerf: bredden af ridsefuren) smalt, så der kan opnås flere chips. Derudover vil afskalnings- og revnedannelsesfænomenet blive reduceret betydeligt ved hjælp af SD-metoden, hvilket er afgørende for den samlede kvalitet af skæringen. Derfor er det meget sandsynligt, at SD-metoden vil blive den mest populære teknologi i fremtiden.
Plasma-udskæring
Plasmaskæring er en nyudviklet teknologi, der bruger plasmaætsning til at skære under fremstillingsprocessen (Fab). Plasmaskæring bruger halvgasmaterialer i stedet for væsker, så miljøpåvirkningen er relativt lille. Og metoden med at skære hele waferen på én gang er anvendt, så "skære"-hastigheden er relativt hurtig. Plasmametoden bruger dog kemisk reaktionsgas som råmateriale, og ætseprocessen er meget kompliceret, så dens procesflow er relativt besværligt. Men sammenlignet med "blade"-skæring og laserskæring forårsager plasmaskæring ikke skader på waferoverfladen, hvilket reducerer defektraten og opnår flere chips.
For nylig, da wafertykkelsen er blevet reduceret til 30 μm, anvendes der meget kobber (Cu) eller materialer med lav dielektricitetskonstant (Low-k). Derfor vil plasmaskæringsmetoder også blive foretrukket for at forhindre grater (Burr). Plasmaskæringsteknologien er naturligvis også i konstant udvikling. Jeg tror, at der i den nærmeste fremtid en dag ikke vil være behov for at bære en særlig maske under ætsning, da dette er en vigtig udviklingsretning inden for plasmaskæring.
Efterhånden som tykkelsen af wafere er blevet kontinuerligt reduceret fra 100 μm til 50 μm og derefter til 30 μm, har skæremetoderne til at opnå uafhængige chips også ændret sig og udviklet sig fra "breaking" og "blade"-skæring til laserskæring og plasmaskæring. Selvom de stadig mere modne skæremetoder har øget produktionsomkostningerne for selve skæreprocessen, har produktionsomkostningerne for en enkelt chip på den anden side vist en nedadgående tendens ved at reducere de uønskede fænomener såsom afskalning og revner, der ofte forekommer ved skæring af halvlederchips, betydeligt og øge antallet af chips opnået pr. waferenhed. Stigningen i antallet af chips opnået pr. waferenhed er naturligvis tæt forbundet med reduktionen i bredden af dicing street. Ved hjælp af plasmaskæring kan næsten 20% flere chips opnås sammenlignet med brug af "blade"-skæringsmetoden, hvilket også er en væsentlig grund til, at folk vælger plasmaskæring. Med udviklingen og ændringerne af wafere, chips udseende og emballeringsmetoder dukker der også forskellige skæreprocesser op, såsom waferbehandlingsteknologi og DBG.
Opslagstidspunkt: 10. oktober 2024