¿Qué es el corte de obleas?

A obleatiene que pasar por tres cambios para convertirse en un chip semiconductor real: primero, el lingote en forma de bloque se corta en obleas; en el segundo proceso, los transistores se graban en la parte frontal 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 ver que el proceso de empaquetado pertenece al proceso de back-end. En este proceso, la oblea se cortará en varios chips individuales hexaédricos. Este proceso de obtención de chips independientes se llama "singulación", y el proceso de serrar la placa de oblea en cuboides independientes se llama "corte de oblea (troquelado)". Recientemente, con la mejora de la integración de semiconductores, el grosor deobleasSe ha vuelto cada vez más delgado, lo que por supuesto dificulta mucho el proceso de "singularización".

La evolución del corte de obleas

Los procesos de front-end y back-end han evolucionado a través de la interacción de diversas maneras: la evolución de los procesos de back-end puede determinar la estructura y posición de los pequeños chips hexaédricos separados del chip en eloblea, así como la estructura y posición de las almohadillas (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 se realizan en el proceso de acabado. 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 variarán en función de la modificación en la apariencia del envase.

Dados de escriba

En los primeros tiempos, “romper” aplicando fuerza externa era el único método de corte que podía dividir elobleaen matrices hexaédricas. Sin embargo, este método presenta la desventaja de que el borde de la viruta pequeña se astilla o se agrieta. Además, dado que las rebabas de la superficie metálica no se eliminan por completo, la superficie de corte también resulta muy rugosa.
Para resolver este problema, surgió el método de corte “Scribing”, es decir, antes de “romper”, la superficie de laobleaSe corta aproximadamente a la mitad de su profundidad. El "marcado", como su nombre indica, consiste en utilizar un impulsor para serrar (cortar por la mitad) la cara frontal de la oblea con antelación. En sus inicios, la mayoría de las obleas de menos de 6 pulgadas utilizaban este método de corte, que consistía primero en "rebanar" 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 realizar dos o tres cortes consecutivos con una cuchilla. Este método compensa el desprendimiento de pequeñas virutas al romper la pieza tras el rayado y las protege durante el proceso de separación. El corte con cuchilla se diferencia del anterior corte por rayado en que, tras un corte con cuchilla, no se rompe la pieza, sino que se vuelve a cortar con ella. Por ello, también se le conoce como método de corte por pasos.

Para proteger la oblea de daños externos durante el proceso de corte, se le aplicará una película protectora previamente para garantizar una separación más segura. Durante el proceso de rectificado posterior, la película se adherirá a la parte frontal de la oblea. En cambio, en el corte con cuchilla, la película debe adherirse a la parte posterior. Durante la unión eutéctica de chips (fijación de los chips separados en la placa de circuito impreso o en un marco fijo), la película adherida a la parte posterior se desprenderá automáticamente. Debido a la alta fricción durante el corte, se debe rociar agua desionizada continuamente desde todas las direcciones. Además, el impulsor debe estar recubierto con partículas de diamante para facilitar el corte de las láminas. En este punto, 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 mayor ventaja es que permite cortar una gran cantidad de obleas en poco tiempo. Sin embargo, si se aumenta considerablemente la velocidad de alimentación de la lámina, aumenta la posibilidad de que se desprendan los bordes del chiplet. Por lo tanto, la velocidad de rotación del impulsor debe controlarse a unas 30 000 revoluciones por minuto. Se puede observar que la tecnología de procesamiento de semiconductores suele ser un secreto acumulado lentamente a través de un largo período de acumulación y ensayo y error (en la siguiente sección sobre unión eutéctica, analizaremos el contenido sobre corte y DAF).

Corte en dados antes de moler (DBG): la secuencia de corte ha cambiado el método.

Cuando se realiza el corte con cuchilla en una oblea de 8 pulgadas de diámetro, no hay que preocuparse por el desprendimiento o agrietamiento de los bordes de los chips. Pero a medida que el diámetro de la oblea aumenta a 21 pulgadas y el grosor se vuelve extremadamente delgado, comienzan a aparecer nuevamente los fenómenos de desprendimiento y agrietamiento. Para reducir significativamente el impacto físico en la oblea durante el proceso de corte, el método DBG de "corte antes del pulido" 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 el chip se divide. Se puede decir que DBG es una versión mejorada del método de corte con "cuchilla" anterior. 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 encapsulado de chips a nivel de oblea (WLCSP) utiliza principalmente el corte láser. Este método reduce fenómenos como el desprendimiento y el agrietamiento, lo que permite obtener chips de mejor calidad. Sin embargo, cuando el grosor de la oblea supera los 100 μm, la productividad se reduce considerablemente. Por lo tanto, se utiliza principalmente en obleas con un grosor inferior a 100 μm (relativamente delgadas). El corte láser corta el silicio aplicando un láser de alta energía a la ranura de corte de la oblea. En cambio, con el método de corte láser convencional, es necesario 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 el láser produce surcos en la superficie, y los fragmentos de silicio cortados se adhieren a ella. En consecuencia, el método de corte láser tradicional también corta directamente la superficie de la oblea, similar al método de corte con cuchilla.

El corte sigiloso (SD) es un método que consiste en cortar primero el interior de la oblea con energía láser y luego aplicar presión externa a la cinta adhesiva en la parte posterior para romperla, separando así el chip. Al aplicar presión a la cinta, la oblea se eleva instantáneamente debido al estiramiento de la misma, separando el chip. Las ventajas del SD sobre el método tradicional de corte láser son: primero, no genera residuos de silicio; segundo, el corte (ancho de la ranura) es estrecho, lo que permite obtener más chips. Además, el método SD reduce considerablemente el desprendimiento y el 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 por 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 semigases en lugar de líquidos, por lo que su impacto ambiental es relativamente pequeño. Además, se adopta un método para cortar la oblea completa de una sola vez, lo que resulta en 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 trabajo es relativamente engorroso. No obstante, 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, debido a la reducción del grosor de las obleas a 30 μm y al uso generalizado de cobre (Cu) y materiales de baja constante dieléctrica (Low-k), se favorecen los métodos de corte por plasma para evitar la formación de rebabas. Por supuesto, la tecnología de corte por plasma se encuentra en constante desarrollo. Creo que en un futuro próximo ya no será necesario usar una máscara especial durante el grabado, ya que este es uno de los principales avances en el corte por plasma.

A medida que el grosor de las obleas se ha reducido continuamente de 100 μm a 50 μm y luego a 30 μm, los métodos de corte para obtener chips individuales también han evolucionado, pasando del corte por "rotura" y "cuchilla" al corte por láser y plasma. Si bien los métodos de corte cada vez más avanzados han incrementado el costo de producción del proceso, por otro lado, al reducir significativamente fenómenos indeseables como el desprendimiento y el agrietamiento que suelen ocurrir en el corte de chips semiconductores y aumentar la cantidad de chips obtenidos por oblea, el costo de producción de un solo chip ha mostrado una tendencia a la baja. Por supuesto, el aumento en la cantidad de chips obtenidos por unidad de área de la oblea está estrechamente relacionado con la reducción del ancho de la línea de corte. Mediante el corte por plasma, se pueden obtener casi un 20 % más de chips en comparación con el método de corte por "cuchilla", lo que constituye una de las principales razones por las que se elige este método. Con el desarrollo y los cambios en las obleas, la apariencia de los chips y los métodos de encapsulado, también están surgiendo diversos procesos de corte, como la tecnología de procesamiento de obleas y DBG.