A obleatiene que pasar por tres cambios para convertirse en un verdadero chip semiconductor: primero, el lingote en forma de bloque se corta en obleas; en el segundo proceso, se graban los transistores en el frente de la oblea a través del proceso anterior; finalmente, se realiza el empaquetado, es decir, a través del proceso de corte, elobleaSe convierte en un chip semiconductor completo. Se puede observar que el proceso de empaquetado pertenece al proceso final. En este proceso, la oblea se corta en varios chips individuales con forma de hexaedro. Este proceso de obtención de chips independientes se denomina "singulación", y el proceso de serrado de la placa de oblea en cuboides independientes se denomina "corte de obleas (troquelado)". Recientemente, con la mejora de la integración de semiconductores, el grosor de...obleasse ha vuelto cada vez más delgado, lo que por supuesto trae mucha dificultad al proceso de “singulación”.
La evolución del corte de obleas
Los procesos front-end y back-end han evolucionado a través de la interacción de varias maneras: la evolución de los procesos back-end puede determinar la estructura y la posición de los pequeños chips hexaédricos separados de la matriz en eloblea, así como la estructura y posición de los pads (rutas de conexión eléctrica) en la oblea; por el contrario, la evolución de los procesos front-end ha cambiado el proceso y el método deobleaEl adelgazamiento posterior y el troquelado en el proceso final. Por lo tanto, la apariencia cada vez más sofisticada del envase tendrá un gran impacto en dicho proceso. Además, la cantidad, el procedimiento y el tipo de troquelado también cambiarán según el cambio en la apariencia del envase.
Corte en cubitos de Scribe
En los primeros tiempos, “romper” mediante la aplicación de una fuerza externa era el único método de corte que podía dividir el dado.obleaEn matrices hexaédricas. Sin embargo, este método presenta la desventaja de astillar o agrietar el borde de la pequeña viruta. Además, como las rebabas de la superficie metálica no se eliminan por completo, la superficie de corte también es muy rugosa.
Para solucionar este problema, surgió el método de corte “Scribing”, es decir, antes de “romper”, se corta la superficie delobleaSe corta aproximadamente a la mitad de la profundidad. El "trazado", como su nombre indica, se refiere al uso de un impulsor para serrar (cortar a la mitad) la parte frontal de la oblea con antelación. Inicialmente, la mayoría de las obleas de menos de 15 cm utilizaban este método de corte: primero "cortar" entre los chips y luego "romper".
Corte con cuchilla o aserrado con cuchilla
El método de corte por rayado evolucionó gradualmente hacia el método de corte por corte con cuchilla (o aserrado), que consiste en cortar con una cuchilla dos o tres veces seguidas. Este método compensa el desprendimiento de virutas pequeñas al romperse después del rayado y protege las virutas pequeñas durante el proceso de singularización. El corte por cuchilla se diferencia del corte por corte anterior, ya que, tras un corte con cuchilla, no se rompe, sino que se vuelve a cortar con una cuchilla. Por lo tanto, también se denomina corte por pasos.
Para proteger la oblea de daños externos durante el proceso de corte, se aplicará previamente una película a la oblea para garantizar un corte más seguro. Durante el proceso de "esmerilado posterior", la película se adherirá a la parte frontal de la oblea. Pero, por el contrario, en el corte "con cuchilla", la película debe adherirse a la parte posterior de la oblea. Durante la unión eutéctica de la matriz (unión de la matriz, fijación de los chips separados en la PCB o marco fijo), la película adherida a la parte posterior se caerá automáticamente. Debido a la alta fricción durante el corte, se debe rociar agua DI continuamente desde todas las direcciones. Además, el impulsor debe estar adherido con partículas de diamante para que las rebanadas se puedan cortar mejor. En este momento, el corte (grosor de la cuchilla: ancho de la ranura) debe ser uniforme y no debe exceder el ancho de la ranura de corte.
Durante mucho tiempo, el aserrado ha sido el método de corte tradicional más utilizado. Su principal ventaja es que permite cortar una gran cantidad de obleas en poco tiempo. Sin embargo, si la velocidad de alimentación de la lámina aumenta considerablemente, aumenta la posibilidad de que se desprendan los bordes de las chips. Por lo tanto, el número de rotaciones del impulsor debe controlarse a unas 30 000 por minuto. Cabe destacar que la tecnología de los procesos de semiconductores suele ser un secreto acumulado lentamente mediante un largo periodo de prueba y error (en la siguiente sección sobre la unión eutéctica, abordaremos el corte y la DAF).
Cortar en cubitos antes de moler (DBG): la secuencia de corte ha cambiado el método
Al cortar una oblea de 20 cm de diámetro con una cuchilla, no hay que preocuparse por el desprendimiento o agrietamiento de los bordes de las virutas. Sin embargo, a medida que el diámetro de la oblea aumenta a 53 cm y el grosor se vuelve extremadamente fino, vuelven a aparecer fenómenos de desprendimiento y agrietamiento. Para reducir significativamente el impacto físico sobre la oblea durante el proceso de corte, el método DBG de "cortar en cubitos antes de moler" reemplaza la secuencia de corte tradicional. A diferencia del método tradicional de corte con cuchilla, que corta continuamente, DBG primero realiza un corte con cuchilla y luego reduce gradualmente el grosor de la oblea adelgazando continuamente la parte posterior hasta que se divide el chip. Se puede decir que DBG es una versión mejorada del método anterior de corte con cuchilla. Debido a que puede reducir el impacto del segundo corte, el método DBG se ha popularizado rápidamente en el "empaquetado a nivel de oblea".
Corte láser
El proceso de empaquetado a escala de chip a nivel de oblea (WLCSP) utiliza principalmente corte láser. Este método puede reducir fenómenos como el desprendimiento y el agrietamiento, obteniendo así chips de mejor calidad. Sin embargo, cuando el espesor de la oblea es superior a 100 μm, la productividad se reduce considerablemente. Por lo tanto, se utiliza principalmente en obleas con un espesor inferior a 100 μm (relativamente delgadas). El corte láser corta el silicio aplicando un láser de alta energía a la ranura de trazado de la oblea. Sin embargo, al utilizar el método de corte láser convencional (láser convencional), se debe aplicar previamente una película protectora a la superficie de la oblea. Debido a que el calentamiento o la irradiación de la superficie de la oblea con láser producen ranuras en la superficie de la oblea, y los fragmentos de silicio cortados también se adhieren a ella. Se puede observar que el método de corte láser tradicional también corta directamente la superficie de la oblea, y en este aspecto, es similar al método de corte con cuchilla.
El Stealth Dicing (SD) es un método que consiste en cortar primero el interior de la oblea con energía láser y, a continuación, aplicar presión externa a la cinta adherida a la parte posterior para romperla, separando así el chip. Al aplicar presión a la cinta en la parte posterior, la oblea se eleva instantáneamente debido al estiramiento de la cinta, separando así el chip. Las ventajas del SD sobre el método tradicional de corte láser son: en primer lugar, no se generan residuos de silicio; en segundo lugar, la ranura de corte (Kerf: el ancho de la ranura de corte) es estrecha, lo que permite obtener más chips. Además, el método SD reduce considerablemente el fenómeno de pelado y agrietamiento, lo cual es crucial para la calidad general del corte. Por lo tanto, es muy probable que el método SD se convierta en la tecnología más popular en el futuro.
Corte de plasma
El corte por plasma es una tecnología de reciente desarrollo que utiliza el grabado por plasma para cortar durante el proceso de fabricación (Fab). El corte por plasma utiliza materiales semigas en lugar de líquidos, por lo que el impacto ambiental es relativamente bajo. Además, se adopta el método de cortar toda la oblea de una sola vez, lo que permite una velocidad de corte relativamente rápida. Sin embargo, el método de plasma utiliza gas de reacción química como materia prima, y el proceso de grabado es muy complejo, por lo que su flujo de proceso es relativamente engorroso. Sin embargo, en comparación con el corte por cuchilla y el corte por láser, el corte por plasma no daña la superficie de la oblea, lo que reduce la tasa de defectos y permite obtener más chips.
Recientemente, dado que el espesor de las obleas se ha reducido a 30 μm, se utiliza mucho cobre (Cu) o materiales de baja constante dieléctrica (Low-k). Por lo tanto, para evitar rebabas, se priorizarán los métodos de corte por plasma. Por supuesto, la tecnología de corte por plasma también está en constante evolución. Creo que, en un futuro próximo, ya no será necesario usar una máscara especial para grabar, ya que esta es una importante dirección de desarrollo del corte por plasma.
A medida que el espesor de las obleas se ha reducido continuamente de 100 μm a 50 μm y posteriormente a 30 μm, los métodos de corte para obtener chips independientes también han ido cambiando y evolucionando, desde el corte por rotura y el corte con cuchilla hasta el corte por láser y el corte por plasma. Si bien los métodos de corte cada vez más avanzados han incrementado el coste de producción del propio proceso, al reducir significativamente fenómenos indeseables como el descascarillado y el agrietamiento, frecuentes en el corte de chips semiconductores, y al aumentar el número de chips obtenidos por unidad de oblea, el coste de producción de un solo chip ha mostrado una tendencia a la baja. Por supuesto, el aumento del número de chips obtenidos por unidad de área de oblea está estrechamente relacionado con la reducción del ancho de corte. Mediante el corte por plasma, se puede obtener casi un 20 % más de chips en comparación con el método de corte con cuchilla, lo cual es una de las principales razones por las que se elige el corte por plasma. Con el desarrollo y los cambios en las obleas, la apariencia de los chips y los métodos de empaquetado, también están surgiendo diversos procesos de corte, como la tecnología de procesamiento de obleas y la tecnología DBG.
Hora de publicación: 10 de octubre de 2024