A vahvelpeab läbima kolm muutust, et saada tõeliseks pooljuhtkiibiks: esiteks lõigatakse plokikujuline valuplokk vahvliteks; teises protsessis graveeritakse transistorid eelmise protsessi abil vahvli esiküljele; lõpuks teostatakse pakendamine ehk lõikamisprotsessi abilvahvelsaab terviklikuks pooljuhtkiibiks. On näha, et pakkimisprotsess kuulub tagaprotsessi. Selle protsessi käigus lõigatakse vahvel mitmeks heksaeedriliseks üksikkiibiks. Seda iseseisvate kiipide saagimise protsessi nimetatakse "singulatsiooniks" ja vahvliplaadi saagimise protsessi iseseisvateks risttahukateks nimetatakse "vahvli lõikamiseks (stantssaagimiseks)". Hiljuti, pooljuhtide integreerimise täiustumisega, on paksusvahvlidon muutunud aina õhemaks ja õhemaks, mis muidugi toob „eraldamise“ protsessi palju raskusi.
Vahvlite tükeldamise areng
Esi- ja tagaotsa protsessid on interaktsiooni kaudu mitmel viisil arenenud: tagaotsa protsesside areng võib määrata kiibist eraldatud heksaeedriliste väikeste kiipide struktuuri ja asukoha.vahvel, samuti padjade (elektriliste ühendusteede) struktuuri ja asukohta vahvlil; vastupidi, esiotsa protsesside areng on muutnud protsessi ja meetoditvahveltagumise osa hõrenemine ja „stantsi tükeldamine“ tagaprotsessis. Seega on pakendi üha keerukamal välimusel suur mõju tagaprotsessile. Lisaks muutuvad tükeldamise arv, protseduur ja tüüp vastavalt pakendi välimuse muutumisele.
Kirjutaja kuubikuteks lõikamine
Algusaegadel oli välise jõu rakendamisega "purustamine" ainus kuubikuteks lõikamise meetod, mis suutis jagadavahvelheksaeedrilisteks stantsideks. Sellel meetodil on aga puudusteks väikese laastu serva mõranemine või pragunemine. Lisaks, kuna metallpinna ebatasasusi ei eemaldata täielikult, on lõikepind ka väga kare.
Selle probleemi lahendamiseks tekkis „joonistamise“ lõikemeetod, st enne „murdmist“ töödeldakse pinda.vahvellõigatakse umbes poole sügavusele. Nagu nimigi ütleb, viitab „kriipsutamine“ tiiviku kasutamisele, millega saagitakse (pooleks lõigata) vahvli esikülg eelnevalt. Algusaastatel kasutati enamiku alla 6-tolliste vahvlite puhul seda lõikemeetodit, kus kõigepealt lõigati laastude vahelt „viilutati“ ja seejärel „murti“.
Tera kuubikuteks lõikamine või tera saagimine
„Kribistamise“ lõikemeetod arenes järk-järgult „teraga tükeldamise“ lõikemeetodiks (või saagimismeetodiks), mis on meetod, kus teraga lõigatakse kaks või kolm korda järjest. „Teraga“ lõikemeetod suudab kompenseerida väikeste laastude koorumist „murdmisel“ pärast kriipimist ja kaitsta väikeseid laaste „eraldamise“ ajal. „Teraga“ lõikamine erineb eelmisest „tükeldamise“ lõikemeetodist, see tähendab, et pärast „teraga“ lõikamist ei ole tegemist „murdmisega“, vaid uue lõikamisega teraga. Seetõttu nimetatakse seda ka „astmeliseks tükeldamiseks“.
Lõikamisprotsessi käigus kile väliste kahjustuste eest kaitsmiseks kantakse kile eelnevalt vahvlile, et tagada ohutum „eraldamine“. „Tagurpidi lihvimise“ käigus kinnitatakse kile vahvli esiküljele. Kuid vastupidiselt, „teraga“ lõikamisel tuleks kile kinnitada vahvli tagaküljele. Eutektilise kiibi liimimise (kiibi kinnitamine trükkplaadile või fikseeritud raamile) ajal kukub tagaküljele kinnitatud kile automaatselt maha. Lõikamise ajal tekkiva suure hõõrdumise tõttu tuleks deioniseeritud vett pidevalt igast suunast pritsida. Lisaks tuleks tiivik kinnitada teemantosakestega, et viile saaks paremini lõigata. Sel ajal peab lõige (tera paksus: soone laius) olema ühtlane ega tohi ületada tükeldussoone laiust.
Pikka aega on saagimine olnud kõige laialdasemalt kasutatav traditsiooniline lõikemeetod. Selle suurim eelis on see, et sellega saab lühikese aja jooksul lõigata suure hulga plaate. Kui aga viilu etteandekiirust oluliselt suurendada, suureneb kiibi serva koorumise võimalus. Seetõttu tuleks tiiviku pöörete arvu kontrollida umbes 30 000 korrani minutis. On näha, et pooljuhtide protsessi tehnoloogia on sageli pika kogumisperioodi ja katse-eksituse meetodil aeglaselt omandatud saladus (järgmises eutektilise sidumise osas arutame lõikamise ja DAF-i sisu).
Tükeldamine enne jahvatamist (DBG): lõikamisjärjestus on meetodit muutnud
Kui 8-tollise läbimõõduga vahvlil tehakse teraga lõikamist, ei ole vaja muretseda kiibi serva koorumise või pragunemise pärast. Kuid kui vahvli läbimõõt suureneb 21 tollini ja paksus muutub äärmiselt õhukeseks, hakkavad koorumise ja pragunemise nähtused uuesti ilmnema. Vahvli füüsilise mõju oluliseks vähendamiseks lõikamisprotsessi ajal asendab DBG meetod „kuubikuteks lõikamine enne lihvimist“ traditsioonilise lõikamisjärjestuse. Erinevalt traditsioonilisest pidevalt lõikavast „teraga“ lõikamismeetodist teeb DBG kõigepealt „teraga“ lõikamise ja seejärel õhendab vahvli paksust järk-järgult, õhendades pidevalt tagakülge, kuni kiip on lõhenenud. Võib öelda, et DBG on eelmise „teraga“ lõikamismeetodi täiustatud versioon. Kuna see suudab vähendada teise lõike mõju, on DBG meetod kiiresti populaarseks saanud „vahvli tasemel pakendamises“.
Laseriga tükeldamine
Kiibi tasemel kiibi skaala pakkimise (WLCSP) protsess kasutab peamiselt laserlõikust. Laserlõikus võib vähendada selliseid nähtusi nagu koorumine ja pragunemine, saades seeläbi parema kvaliteediga kiipe, kuid kui kiibi paksus on üle 100 μm, väheneb tootlikkus oluliselt. Seetõttu kasutatakse seda enamasti alla 100 μm paksuste kiipide puhul (suhteliselt õhukesed kiibid). Laserlõikus lõikab räni, rakendades kiibi lõikesoonele suure energiaga laserit. Tavapärase laserlõikusmeetodi (Conventional Laser) kasutamisel tuleb aga kiibi pinnale eelnevalt kanda kaitsekile. Kuna kiibi pinda kuumutatakse või kiiritatakse laseriga, tekivad need füüsilised kontaktid kiibi pinnale sooned ja lõigatud ränitükid kleepuvad samuti pinnale. On näha, et traditsiooniline laserlõikusmeetod lõikab samuti otse kiibi pinda ja selles osas sarnaneb see "tera" lõikemeetodiga.
Varjatud tükeldamine (SD) on meetod, mille puhul esmalt lõigatakse laserenergiaga kiibi sisemus ja seejärel rakendatakse tagaküljele kinnitatud teibile välist survet, et see purustada, eraldades seeläbi kiibi. Kui tagaküljele teibile avaldatakse survet, tõuseb kiip teibi venitamise tõttu koheselt ülespoole, eraldades seeläbi kiibi. SD eelised traditsioonilise laserlõikusmeetodi ees on järgmised: esiteks puudub ränipuru; teiseks on lõige (Kerf: joonimissoone laius) kitsas, seega on võimalik saada rohkem kiipe. Lisaks vähendab SD-meetod oluliselt koorumise ja pragunemise nähtust, mis on lõike üldise kvaliteedi seisukohalt ülioluline. Seetõttu on SD-meetodist tulevikus väga tõenäoline saada kõige populaarsem tehnoloogia.
Plasma tükeldamine
Plasmalõikus on hiljuti väljatöötatud tehnoloogia, mis kasutab tootmisprotsessi (Fab) ajal lõikamiseks plasma söövitust. Plasmalõikuses kasutatakse vedelike asemel poolgaasilisi materjale, seega on keskkonnamõju suhteliselt väike. Kasutatakse meetodit, kus kogu vahvel lõigatakse korraga, seega on "lõikamiskiirus" suhteliselt suur. Plasmalõikus kasutab aga toorainena keemilise reaktsiooni gaasi ja söövitusprotsess on väga keeruline, seega on selle protsessivoog suhteliselt kohmakas. Võrreldes "tera"lõikuse ja laserlõikusega ei kahjusta plasmalõikus vahvli pinda, vähendades seeläbi defektide määra ja saades rohkem kiipe.
Hiljuti, kuna vahvli paksust on vähendatud 30 μm-ni ja kasutatakse palju vaske (Cu) või madala dielektrilise konstandiga materjale (Low-k). Seetõttu eelistatakse ka plasmalõikusmeetodeid, et vältida ebatasasusi (Burr). Loomulikult areneb pidevalt ka plasmalõikustehnoloogia. Usun, et lähitulevikus ei ole ühel päeval enam vaja söövitamisel spetsiaalset maski kanda, sest see on plasmalõikuse peamine arengusuund.
Kuna vahvlite paksust on pidevalt vähendatud 100 μm-lt 50 μm-ni ja seejärel 30 μm-ni, on ka iseseisvate kiipide saamise lõikemeetodid muutunud ja arenenud „murdmis-“ ja „teralõikamisest“ laserlõikuse ja plasmalõikuse poole. Kuigi üha küpsemad lõikemeetodid on suurendanud lõikeprotsessi enda tootmiskulusid, on teisalt, vähendades oluliselt pooljuhtkiibi lõikamisel sageli esinevaid soovimatuid nähtusi, nagu koorumine ja pragunemine, ning suurendades kiipide arvu kiipide ühiku kohta, ühe kiibi tootmiskulud näidanud langustrendi. Loomulikult on kiipide pindalaühiku kohta saadavate kiipide arvu suurenemine tihedalt seotud lõiketänava laiuse vähenemisega. Plasmalõikuse abil saab saada ligi 20% rohkem kiipe võrreldes „teralõikusmeetodi“ kasutamisega, mis on ka peamine põhjus, miks inimesed valivad plasmalõikuse. Vahvlite, kiipide välimuse ja pakendamismeetodite arengu ja muutumisega tekivad ka mitmesugused lõikeprotsessid, näiteks kiipide töötlemise tehnoloogia ja DBG.
Postituse aeg: 10. okt 2024