A ویفربرای تبدیل شدن به یک تراشه نیمههادی واقعی، باید سه تغییر را پشت سر بگذارد: اول، شمش بلوکی شکل به ویفر برش داده میشود؛ در فرآیند دوم، ترانزیستورها از طریق فرآیند قبلی روی جلوی ویفر حک میشوند؛ در نهایت، بستهبندی انجام میشود، یعنی از طریق فرآیند برش،ویفرتبدیل به یک تراشه نیمههادی کامل میشود. میتوان مشاهده کرد که فرآیند بستهبندی به فرآیند back-end تعلق دارد. در این فرآیند، ویفر به چندین تراشه ششوجهی مجزا برش داده میشود. این فرآیند به دست آوردن تراشههای مستقل، "Singulation" نامیده میشود و فرآیند اره کردن تخته ویفر به مکعبهای مستقل، "برش ویفر (Die Sawing)" نامیده میشود. اخیراً، با بهبود ادغام نیمههادیها، ضخامتویفرهانازکتر و نازکتر شده است، که البته دشواریهای زیادی را برای فرآیند «تکینگی» به همراه دارد.
تکامل ویفر ریز کردن
فرآیندهای جلویی و پشتی از طریق تعامل به طرق مختلف تکامل یافتهاند: تکامل فرآیندهای پشتی میتواند ساختار و موقعیت تراشههای کوچک ششوجهی جدا شده از قالب روی ... را تعیین کند.ویفرو همچنین ساختار و موقعیت پدها (مسیرهای اتصال الکتریکی) روی ویفر؛ برعکس، تکامل فرآیندهای جلویی، فرآیند و روش ... را تغییر داده است.ویفرنازک شدن مجدد و "برش قالب" در فرآیند نهایی. بنابراین، ظاهر پیچیدهتر بستهبندی تأثیر زیادی بر فرآیند نهایی خواهد داشت. علاوه بر این، تعداد، روش و نوع برش نیز مطابق با تغییر ظاهر بستهبندی تغییر خواهد کرد.
دیسینگ کاتب
در روزهای اولیه، «شکستن» با اعمال نیروی خارجی تنها روش تقسیم بود که میتوانست ...ویفربه قالبهای ششوجهی. با این حال، این روش معایبی مانند لبپریدگی یا ترکخوردگی لبهی برادهی کوچک را دارد. علاوه بر این، از آنجایی که پلیسههای روی سطح فلز به طور کامل برداشته نمیشوند، سطح برش نیز بسیار ناهموار است.
برای حل این مشکل، روش برش «قلمزنی» به وجود آمد، یعنی قبل از «شکستن»، سطحویفرتقریباً تا نصف عمق برش داده میشود. «برش زدن»، همانطور که از نامش پیداست، به استفاده از یک پروانه برای اره کردن (نیمه بریدن) قسمت جلویی ویفر از قبل اشاره دارد. در روزهای اولیه، اکثر ویفرهای زیر 6 اینچ از این روش برش استفاده میکردند که ابتدا بین تراشهها «برش» ایجاد میکردند و سپس «میشکستند».
تیغه برش یا اره تیغهای
روش برش «قلمزنی» به تدریج به روش برش (یا اره کردن) «تراشیدن تیغهای» تبدیل شد، که روشی برای برش با استفاده از یک تیغه دو یا سه بار پشت سر هم است. روش برش «قلمزنی» میتواند پدیده کنده شدن تراشههای کوچک هنگام «شکستن» پس از «قلمزنی» را جبران کند و میتواند از تراشههای کوچک در طول فرآیند «تکتک» محافظت کند. برش «قلمزنی» با برش «قلمزنی» قبلی متفاوت است، یعنی پس از برش «تیغهای»، «شکستن» انجام نمیشود، بلکه دوباره با تیغه برش داده میشود. بنابراین، به آن روش «تراشیدن مرحلهای» نیز میگویند.
برای محافظت از ویفر در برابر آسیبهای خارجی در طول فرآیند برش، از قبل یک لایه نازک روی ویفر اعمال میشود تا "برش تکی" ایمنتری تضمین شود. در طول فرآیند "سنگزنی معکوس"، لایه نازک به جلوی ویفر متصل میشود. اما برعکس، در برش "تیغهای"، لایه نازک باید به پشت ویفر متصل شود. در طول اتصال قالب یوتکتیک (اتصال قالب، ثابت کردن تراشههای جدا شده روی PCB یا قاب ثابت)، لایه نازک متصل به پشت به طور خودکار جدا میشود. به دلیل اصطکاک زیاد در طول برش، آب دیونیزه باید به طور مداوم از همه جهات اسپری شود. علاوه بر این، پروانه باید با ذرات الماس متصل شود تا برشها بهتر برش داده شوند. در این زمان، برش (ضخامت تیغه: عرض شیار) باید یکنواخت باشد و نباید از عرض شیار برش بیشتر شود.
برای مدت طولانی، ارهکاری پرکاربردترین روش برش سنتی بوده است. بزرگترین مزیت آن این است که میتواند تعداد زیادی ویفر را در مدت زمان کوتاهی برش دهد. با این حال، اگر سرعت تغذیه برش به میزان زیادی افزایش یابد، احتمال کنده شدن لبه چیپلت افزایش مییابد. بنابراین، تعداد چرخشهای پروانه باید در حدود 30000 بار در دقیقه کنترل شود. میتوان مشاهده کرد که فناوری فرآیند نیمههادی اغلب یک راز است که به آرامی از طریق یک دوره طولانی انباشت و آزمون و خطا انباشته میشود (در بخش بعدی در مورد پیوند یوتکتیک، در مورد محتوای برش و DAF بحث خواهیم کرد).
خرد کردن قبل از آسیاب کردن (DBG): توالی برش روش را تغییر داده است
وقتی برش تیغهای روی ویفر با قطر ۸ اینچ انجام میشود، نیازی به نگرانی در مورد کنده شدن یا ترک خوردن لبه چیپلت نیست. اما با افزایش قطر ویفر به ۲۱ اینچ و نازک شدن شدید ضخامت، پدیدههای کنده شدن و ترک خوردن دوباره ظاهر میشوند. به منظور کاهش قابل توجه تأثیر فیزیکی بر ویفر در طول فرآیند برش، روش DBG یعنی "خرد کردن قبل از سنگزنی" جایگزین توالی برش سنتی میشود. برخلاف روش برش سنتی "تیغهای" که به طور مداوم برش میدهد، DBG ابتدا برش "تیغهای" را انجام میدهد و سپس به تدریج با نازک کردن مداوم قسمت پشتی تا زمانی که تراشه شکافته شود، ضخامت ویفر را نازک میکند. میتوان گفت که DBG نسخه ارتقا یافته روش برش "تیغهای" قبلی است. از آنجا که میتواند تأثیر برش دوم را کاهش دهد، روش DBG به سرعت در "بستهبندی سطح ویفر" رایج شده است.
لیزر دایسینگ
فرآیند بسته مقیاس تراشه در سطح ویفر (WLCSP) عمدتاً از برش لیزری استفاده میکند. برش لیزری میتواند پدیدههایی مانند لایهبرداری و ترکخوردگی را کاهش دهد و در نتیجه تراشههای با کیفیت بهتری به دست آورد، اما وقتی ضخامت ویفر بیش از 100 میکرومتر باشد، بهرهوری به میزان زیادی کاهش مییابد. بنابراین، بیشتر در ویفرهایی با ضخامت کمتر از 100 میکرومتر (نسبتاً نازک) استفاده میشود. برش لیزری با اعمال لیزر پرانرژی به شیار حکاکی ویفر، سیلیکون را برش میدهد. با این حال، هنگام استفاده از روش برش لیزری معمولی (لیزر معمولی)، باید از قبل یک لایه محافظ روی سطح ویفر اعمال شود. زیرا با گرم کردن یا تابش لیزر به سطح ویفر، این تماسهای فیزیکی شیارهایی روی سطح ویفر ایجاد میکنند و قطعات سیلیکونی برش خورده نیز به سطح میچسبند. میتوان مشاهده کرد که روش برش لیزری سنتی نیز مستقیماً سطح ویفر را برش میدهد و از این نظر، شبیه به روش برش "تیغهای" است.
برش مخفی (SD) روشی است که ابتدا داخل ویفر را با انرژی لیزر برش میدهند و سپس فشار خارجی را به نوار متصل به پشت آن اعمال میکنند تا آن را بشکنند و در نتیجه تراشه را جدا کنند. هنگامی که به نوار پشت ویفر فشار وارد میشود، ویفر به دلیل کشش نوار فوراً به سمت بالا بلند میشود و در نتیجه تراشه جدا میشود. مزایای SD نسبت به روش برش لیزری سنتی عبارتند از: اولاً، هیچ خرده سیلیکونی وجود ندارد؛ ثانیاً، شیار برش (Kerf: عرض شیار برش) باریک است، بنابراین میتوان تراشههای بیشتری به دست آورد. علاوه بر این، پدیده لایه برداری و ترک خوردگی با استفاده از روش SD بسیار کاهش مییابد، که برای کیفیت کلی برش بسیار مهم است. بنابراین، روش SD به احتمال زیاد در آینده به محبوبترین فناوری تبدیل خواهد شد.
پلاسما دیسینگ
برش پلاسما یک فناوری اخیراً توسعهیافته است که از حکاکی پلاسما برای برش در طول فرآیند تولید (Fab) استفاده میکند. برش پلاسما به جای مایعات از مواد نیمهگازی استفاده میکند، بنابراین تأثیر آن بر محیط زیست نسبتاً کم است. و روش برش کل ویفر در یک زمان اتخاذ شده است، بنابراین سرعت "برش" نسبتاً سریع است. با این حال، روش پلاسما از گاز واکنش شیمیایی به عنوان ماده اولیه استفاده میکند و فرآیند حکاکی بسیار پیچیده است، بنابراین جریان فرآیند آن نسبتاً دست و پا گیر است. اما در مقایسه با برش "تیغهای" و برش لیزری، برش پلاسما به سطح ویفر آسیبی نمیرساند، در نتیجه میزان نقص را کاهش میدهد و تراشههای بیشتری به دست میآورد.
اخیراً، از آنجایی که ضخامت ویفر به 30 میکرومتر کاهش یافته است، و از مس (Cu) یا مواد با ثابت دیالکتریک پایین (Low-k) زیادی استفاده میشود. بنابراین، برای جلوگیری از پلیسه (Burr)، روشهای برش پلاسما نیز مورد توجه قرار خواهند گرفت. البته، فناوری برش پلاسما نیز به طور مداوم در حال توسعه است. من معتقدم که در آینده نزدیک، روزی خواهد رسید که دیگر نیازی به پوشیدن ماسک مخصوص هنگام اچینگ نخواهد بود، زیرا این یک جهت توسعه عمده برش پلاسما است.
از آنجایی که ضخامت ویفرها به طور مداوم از 100 میکرومتر به 50 میکرومتر و سپس به 30 میکرومتر کاهش یافته است، روشهای برش برای به دست آوردن تراشههای مستقل نیز از برش "شکسته" و "تیغهای" به برش لیزری و برش پلاسما در حال تغییر و توسعه بودهاند. اگرچه روشهای برش به طور فزایندهای بالغ، هزینه تولید خود فرآیند برش را افزایش دادهاند، از سوی دیگر، با کاهش قابل توجه پدیدههای نامطلوب مانند لایه برداری و ترک خوردگی که اغلب در برش تراشه نیمههادی رخ میدهد و افزایش تعداد تراشههای به دست آمده در هر واحد ویفر، هزینه تولید یک تراشه واحد روند نزولی را نشان داده است. البته، افزایش تعداد تراشههای به دست آمده در واحد سطح ویفر ارتباط نزدیکی با کاهش عرض خیابان برش دارد. با استفاده از برش پلاسما، تقریباً 20٪ تراشه بیشتر در مقایسه با استفاده از روش برش "تیغهای" میتوان به دست آورد، که این نیز دلیل اصلی انتخاب برش پلاسما توسط مردم است. با توسعه و تغییرات ویفرها، روشهای ظاهر و بستهبندی تراشه، فرآیندهای برش مختلف مانند فناوری پردازش ویفر و DBG نیز در حال ظهور هستند.
زمان ارسال: ۱۰ اکتبر ۲۰۲۴