A όστιαπρέπει να περάσει από τρεις αλλαγές για να γίνει ένα πραγματικό τσιπ ημιαγωγών: πρώτον, το πλινθώδες σχήματος μπλοκ κόβεται σε πλακίδια. στη δεύτερη διαδικασία, τα τρανζίστορ χαράσσονται στο μπροστινό μέρος του πλακιδίου μέσω της προηγούμενης διαδικασίας. τέλος, πραγματοποιείται η συσκευασία, δηλαδή, μέσω της διαδικασίας κοπής, τοόστιαγίνεται ένα πλήρες τσιπ ημιαγωγών. Μπορεί να φανεί ότι η διαδικασία συσκευασίας ανήκει στην back-end διαδικασία. Σε αυτήν τη διαδικασία, η πλακέτα θα κοπεί σε πολλά εξαεδρικά μεμονωμένα τσιπ. Αυτή η διαδικασία λήψης ανεξάρτητων τσιπ ονομάζεται «Μονόπλευρη Αποκοπή» και η διαδικασία πριονίσματος της πλακέτας πλακέτας σε ανεξάρτητα κυβοειδή ονομάζεται «κοπή πλακέτας (Die Sawing)». Πρόσφατα, με τη βελτίωση της ολοκλήρωσης ημιαγωγών, το πάχος τουγκοφρέτεςέχει γίνει όλο και πιο λεπτό, κάτι που φυσικά φέρνει πολλές δυσκολίες στη διαδικασία της «μονοπροσωπίας».
Η εξέλιξη της κοπής σε γκοφρέτες
Οι διεργασίες front-end και back-end έχουν εξελιχθεί μέσω της αλληλεπίδρασης με διάφορους τρόπους: η εξέλιξη των διεργασιών back-end μπορεί να καθορίσει τη δομή και τη θέση των μικρών τσιπ εξαέδρου που διαχωρίζονται από τη μήτρα στοόστια, καθώς και τη δομή και τη θέση των μαξιλαριών (ηλεκτρικές διαδρομές σύνδεσης) στο πλακίδιο. Αντίθετα, η εξέλιξη των διεργασιών front-end έχει αλλάξει τη διαδικασία και τη μέθοδοόστιαλεπτύτερη κοπή και «κοπή σε κύβους» στην back-end διαδικασία. Επομένως, η ολοένα και πιο εξελιγμένη εμφάνιση της συσκευασίας θα έχει μεγάλο αντίκτυπο στην back-end διαδικασία. Επιπλέον, ο αριθμός, η διαδικασία και ο τύπος της κοπής σε κύβους θα αλλάξουν επίσης ανάλογα με την αλλαγή στην εμφάνιση της συσκευασίας.
Scribe Dicing
Στις πρώτες μέρες, το «σπάσιμο» με την εφαρμογή εξωτερικής δύναμης ήταν η μόνη μέθοδος κοπής σε κύβους που μπορούσε να διαιρέσει τοόστιασε εξαεδρικές μήτρες. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος έχει τα μειονεκτήματα του ξεφλουδίσματος ή του ραγίσματος της άκρης του μικρού θραύσματος. Επιπλέον, επειδή τα γρέζια στην μεταλλική επιφάνεια δεν αφαιρούνται πλήρως, η επιφάνεια κοπής είναι επίσης πολύ τραχιά.
Για την επίλυση αυτού του προβλήματος, δημιουργήθηκε η μέθοδος κοπής «Χάραξη», δηλαδή, πριν «σπάσει», η επιφάνεια τουόστιακόβεται περίπου στο μισό βάθος. Η «χάραξη», όπως υποδηλώνει το όνομα, αναφέρεται στη χρήση μιας πτερωτής για την εκ των προτέρων κοπή (κοπή κατά το ήμισυ) της μπροστινής πλευράς του πλακιδίου. Στις πρώτες μέρες, τα περισσότερα πλακίδια κάτω των 6 ιντσών χρησιμοποιούσαν αυτή τη μέθοδο κοπής, αρχικά «κόβοντας σε φέτες» ανάμεσα στα τσιπς και στη συνέχεια «σπάζοντας».
Κοπή λεπίδων σε κύβους ή πριόνισμα λεπίδων
Η μέθοδος κοπής με «χαράξη» εξελίχθηκε σταδιακά στη μέθοδο κοπής (ή πριονίσματος) με «κύβους με λεπίδα», η οποία είναι μια μέθοδος κοπής χρησιμοποιώντας μια λεπίδα δύο ή τρεις φορές στη σειρά. Η μέθοδος κοπής με «λεπίδα» μπορεί να αντισταθμίσει το φαινόμενο των μικρών θραυσμάτων που ξεφλουδίζουν κατά το «σπάσιμο» μετά το «χαράξιμο» και μπορεί να προστατεύσει τα μικρά θραύσματα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας «μονής». Η κοπή με «λεπίδα» διαφέρει από την προηγούμενη κοπή με «κύβους», δηλαδή, μετά από μια κοπή με «λεπίδα», δεν πρόκειται για «σπάσιμο», αλλά για επανάληψη της κοπής με λεπίδα. Ως εκ τούτου, ονομάζεται επίσης μέθοδος «σταδιακής κοπής».
Για την προστασία της πλακέτας από εξωτερικές ζημιές κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κοπής, θα εφαρμοστεί εκ των προτέρων μια μεμβράνη στην πλακέτα για να εξασφαλιστεί ασφαλέστερη «μονοποίηση». Κατά τη διαδικασία «οπίσθιας λείανσης», η μεμβράνη θα προσαρτηθεί στο μπροστινό μέρος της πλακέτας. Αντίθετα, στην κοπή με «λεπίδα», η μεμβράνη θα πρέπει να προσαρτηθεί στο πίσω μέρος της πλακέτας. Κατά τη διάρκεια της ευτηκτικής συγκόλλησης με μήτρα (συγκόλληση με μήτρα, στερέωση των διαχωρισμένων τσιπ στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος ή στο σταθερό πλαίσιο), η μεμβράνη που είναι προσαρτημένη στο πίσω μέρος θα πέσει αυτόματα. Λόγω της υψηλής τριβής κατά την κοπή, το απιονισμένο νερό θα πρέπει να ψεκάζεται συνεχώς από όλες τις κατευθύνσεις. Επιπλέον, η πτερωτή θα πρέπει να είναι προσαρτημένη με σωματίδια διαμαντιού, ώστε οι φέτες να μπορούν να κοπούν καλύτερα. Σε αυτό το σημείο, η κοπή (πάχος λεπίδας: πλάτος αυλάκωσης) πρέπει να είναι ομοιόμορφη και δεν πρέπει να υπερβαίνει το πλάτος της αυλάκωσης κοπής.
Για πολύ καιρό, η κοπή με πριόνι ήταν η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη παραδοσιακή μέθοδος κοπής. Το μεγαλύτερο πλεονέκτημά της είναι ότι μπορεί να κόψει μεγάλο αριθμό πλακιδίων σε σύντομο χρονικό διάστημα. Ωστόσο, εάν η ταχύτητα τροφοδοσίας της φέτας αυξηθεί σημαντικά, η πιθανότητα αποφλοίωσης της άκρης των τσιπ θα αυξηθεί. Επομένως, ο αριθμός των περιστροφών της πτερωτής θα πρέπει να ελέγχεται σε περίπου 30.000 φορές ανά λεπτό. Μπορεί να φανεί ότι η τεχνολογία της διεργασίας ημιαγωγών είναι συχνά ένα μυστικό που συσσωρεύεται αργά μέσω μιας μακράς περιόδου συσσώρευσης και δοκιμών και σφαλμάτων (στην επόμενη ενότητα σχετικά με την ευτηκτική συγκόλληση, θα συζητήσουμε το περιεχόμενο σχετικά με την κοπή και το DAF).
Κύβοι πριν από την άλεση (DBG): η ακολουθία κοπής έχει αλλάξει τη μέθοδο
Όταν η κοπή με λεπίδα εκτελείται σε πλακίδιο διαμέτρου 8 ιντσών, δεν χρειάζεται να ανησυχείτε για ξεφλούδισμα ή ράγισμα της άκρης του τσιπ. Αλλά καθώς η διάμετρος του πλακιδίου αυξάνεται σε 21 ίντσες και το πάχος γίνεται εξαιρετικά λεπτό, αρχίζουν να εμφανίζονται ξανά φαινόμενα ξεφλούδισμα και ράγισμα. Προκειμένου να μειωθεί σημαντικά η φυσική επίδραση στο πλακίδιο κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κοπής, η μέθοδος DBG "κοπής σε κύβους πριν από την άλεση" αντικαθιστά την παραδοσιακή ακολουθία κοπής. Σε αντίθεση με την παραδοσιακή μέθοδο κοπής "λεπίδας" που κόβει συνεχώς, το DBG εκτελεί πρώτα μια κοπή "λεπίδας" και στη συνέχεια σταδιακά λεπταίνει το πάχος του πλακιδίου λεπταίνοντας συνεχώς την πίσω πλευρά μέχρι να σπάσει το τσιπ. Μπορεί να ειπωθεί ότι το DBG είναι μια αναβαθμισμένη έκδοση της προηγούμενης μεθόδου κοπής "λεπίδας". Επειδή μπορεί να μειώσει την επίδραση της δεύτερης κοπής, η μέθοδος DBG έχει γίνει γρήγορα δημοφιλής στη "συσκευασία σε επίπεδο πλακιδίου".
Κοπή με λέιζερ
Η διαδικασία συσκευασίας τσιπ σε επίπεδο πλακέτας (WLCSP) χρησιμοποιεί κυρίως κοπή με λέιζερ. Η κοπή με λέιζερ μπορεί να μειώσει φαινόμενα όπως το ξεφλούδισμα και το ράγισμα, επιτυγχάνοντας έτσι τσιπ καλύτερης ποιότητας, αλλά όταν το πάχος της πλακέτας είναι μεγαλύτερο από 100μm, η παραγωγικότητα θα μειωθεί σημαντικά. Επομένως, χρησιμοποιείται κυρίως σε πλακίδια με πάχος μικρότερο από 100μm (σχετικά λεπτό). Η κοπή με λέιζερ κόβει το πυρίτιο εφαρμόζοντας λέιζερ υψηλής ενέργειας στην εγκοπή χαραγής της πλακέτας. Ωστόσο, όταν χρησιμοποιείται η συμβατική μέθοδος κοπής με λέιζερ (Conventional Laser), πρέπει να εφαρμοστεί μια προστατευτική μεμβράνη στην επιφάνεια της πλακέτας εκ των προτέρων. Επειδή η θέρμανση ή η ακτινοβόληση της επιφάνειας της πλακέτας με λέιζερ, αυτές οι φυσικές επαφές θα δημιουργήσουν αυλακώσεις στην επιφάνεια της πλακέτας και τα κομμένα θραύσματα πυριτίου θα προσκολληθούν επίσης στην επιφάνεια. Μπορεί να φανεί ότι η παραδοσιακή μέθοδος κοπής με λέιζερ κόβει επίσης απευθείας την επιφάνεια της πλακέτας και, από αυτή την άποψη, είναι παρόμοια με τη μέθοδο κοπής με "λεπίδα".
Η μέθοδος Stealth Dicing (SD) είναι μια μέθοδος κατά την οποία αρχικά κόβεται το εσωτερικό της πλακέτας με ενέργεια λέιζερ και στη συνέχεια ασκείται εξωτερική πίεση στην ταινία που είναι προσαρτημένη στο πίσω μέρος για να σπάσει, διαχωρίζοντας έτσι το τσιπ. Όταν ασκείται πίεση στην ταινία στο πίσω μέρος, η πλακέτα θα ανυψωθεί αμέσως προς τα πάνω λόγω του τεντώματος της ταινίας, διαχωρίζοντας έτσι το τσιπ. Τα πλεονεκτήματα της SD σε σχέση με την παραδοσιακή μέθοδο κοπής με λέιζερ είναι: πρώτον, δεν υπάρχουν υπολείμματα πυριτίου. δεύτερον, η εγκοπή (Kerf: το πλάτος της εγκοπής) είναι στενή, επομένως μπορούν να ληφθούν περισσότερα τσιπ. Επιπλέον, το φαινόμενο ξεφλουδίσματος και ρωγμών θα μειωθεί σημαντικά χρησιμοποιώντας τη μέθοδο SD, η οποία είναι κρίσιμη για τη συνολική ποιότητα της κοπής. Επομένως, η μέθοδος SD είναι πολύ πιθανό να γίνει η πιο δημοφιλής τεχνολογία στο μέλλον.
Κύβοι πλάσματος
Η κοπή με πλάσμα είναι μια πρόσφατα αναπτυγμένη τεχνολογία που χρησιμοποιεί χάραξη με πλάσμα για κοπή κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κατασκευής (Fab). Η κοπή με πλάσμα χρησιμοποιεί ημι-αέρια υλικά αντί για υγρά, επομένως ο αντίκτυπος στο περιβάλλον είναι σχετικά μικρός. Και η μέθοδος κοπής ολόκληρης της πλακέτας ταυτόχρονα υιοθετείται, επομένως η ταχύτητα «κοπής» είναι σχετικά γρήγορη. Ωστόσο, η μέθοδος πλάσματος χρησιμοποιεί αέριο χημικής αντίδρασης ως πρώτη ύλη και η διαδικασία χάραξης είναι πολύ περίπλοκη, επομένως η ροή της διαδικασίας είναι σχετικά δυσκίνητη. Αλλά σε σύγκριση με την κοπή με «λεπίδα» και την κοπή με λέιζερ, η κοπή με πλάσμα δεν προκαλεί ζημιά στην επιφάνεια της πλακέτας, μειώνοντας έτσι το ποσοστό ελαττωμάτων και επιτυγχάνοντας περισσότερα τσιπς.
Πρόσφατα, επειδή το πάχος των πλακιδίων έχει μειωθεί στα 30μm, χρησιμοποιούνται πολλά υλικά χαλκού (Cu) ή χαμηλής διηλεκτρικής σταθεράς (Low-k). Επομένως, για την αποφυγή γρεζιών (Burr), θα προτιμηθούν επίσης οι μέθοδοι κοπής με πλάσμα. Φυσικά, η τεχνολογία κοπής με πλάσμα εξελίσσεται συνεχώς. Πιστεύω ότι στο εγγύς μέλλον, μια μέρα δεν θα χρειάζεται να φοράτε ειδική μάσκα κατά τη χάραξη, επειδή αυτή είναι μια σημαντική αναπτυξιακή κατεύθυνση της κοπής με πλάσμα.
Καθώς το πάχος των πλακιδίων μειώνεται συνεχώς από 100μm σε 50μm και στη συνέχεια σε 30μm, οι μέθοδοι κοπής για την απόκτηση ανεξάρτητων τσιπ έχουν επίσης αλλάξει και εξελιχθεί από την κοπή με «σπάσιμο» και την κοπή με «λεπίδα» στην κοπή με λέιζερ και την κοπή με πλάσμα. Αν και οι ολοένα και πιο ώριμες μέθοδοι κοπής έχουν αυξήσει το κόστος παραγωγής της ίδιας της διαδικασίας κοπής, από την άλλη πλευρά, μειώνοντας σημαντικά τα ανεπιθύμητα φαινόμενα όπως το ξεφλούδισμα και το ράγισμα που εμφανίζονται συχνά στην κοπή τσιπ ημιαγωγών και αυξάνοντας τον αριθμό των τσιπ που λαμβάνονται ανά μονάδα πλακιδίου, το κόστος παραγωγής ενός μόνο τσιπ έχει δείξει πτωτική τάση. Φυσικά, η αύξηση του αριθμού των τσιπ που λαμβάνονται ανά μονάδα επιφάνειας του πλακιδίου σχετίζεται στενά με τη μείωση του πλάτους της οδού κοπής σε κύβους. Χρησιμοποιώντας κοπή με πλάσμα, μπορούν να ληφθούν σχεδόν 20% περισσότερα τσιπ σε σύγκριση με τη χρήση της μεθόδου κοπής με «λεπίδα», η οποία είναι επίσης ένας σημαντικός λόγος για τον οποίο οι άνθρωποι επιλέγουν την κοπή με πλάσμα. Με την ανάπτυξη και τις αλλαγές των πλακιδίων, την εμφάνιση των τσιπ και τις μεθόδους συσκευασίας, αναδύονται επίσης διάφορες διαδικασίες κοπής όπως η τεχνολογία επεξεργασίας πλακιδίων και η DBG.
Ώρα δημοσίευσης: 10 Οκτωβρίου 2024