რა არის ვაფლის დაჭრა?

A ვაფლინამდვილ ნახევარგამტარულ ჩიპად გადაქცევისთვის სამი ცვლილების გავლაა საჭირო: პირველი, ბლოკის ფორმის ზოდი იჭრება ვაფლებად; მეორე პროცესში, წინა პროცესის მეშვეობით ტრანზისტორები ამოტვიფრულია ვაფლის წინა მხარეს; და ბოლოს, შეფუთვა ხორციელდება, ანუ ჭრის პროცესის მეშვეობით.ვაფლიხდება სრული ნახევარგამტარული ჩიპი. ჩანს, რომ შეფუთვის პროცესი მიეკუთვნება უკანა მხარეს პროცესს. ამ პროცესში, ვაფლი დაიჭრება რამდენიმე ჰექსაედრონულ ინდივიდუალურ ჩიპად. დამოუკიდებელი ჩიპების მიღების ამ პროცესს ეწოდება „სინგულაცია“, ხოლო ვაფლის დაფის დამოუკიდებელ კუბოიდებად ხერხვის პროცესს - „ვაფლის ჭრა (კამპანით ხერხი)“. ბოლო დროს, ნახევარგამტარული ინტეგრაციის გაუმჯობესებასთან ერთად, სისქე...ვაფლებისულ უფრო და უფრო თხელი ხდება, რაც, რა თქმა უნდა, დიდ სირთულეებს უქმნის „სინგულაციის“ პროცესს.

ვაფლის დაქუცმაცების ევოლუცია

წინა და უკანა პროცესები სხვადასხვა ურთიერთქმედების გზით განვითარდა: უკანა პროცესების ევოლუციას შეუძლია განსაზღვროს შტამპიდან გამოყოფილი ჰექსაედრონული პატარა ჩიპების სტრუქტურა და პოზიცია.ვაფლი, ასევე ვაფლზე არსებული ბალიშების (ელექტრული შეერთების ბილიკების) სტრუქტურა და პოზიცია; პირიქით, წინა პროცესების ევოლუციამ შეცვალა პროცესი და მეთოდივაფლიუკანა ნაწილის გათხელება და „დაჭრა“ უკანა მხარეს პროცესში. ამიტომ, შეფუთვის სულ უფრო დახვეწილი იერსახე დიდ გავლენას მოახდენს უკანა მხარეს პროცესზე. გარდა ამისა, შეფუთვის იერსახის ცვლილების შესაბამისად, შეფუთვის რაოდენობა, პროცედურა და ტიპიც შეიცვლება.

მწიგნობარი კამათლებით

ადრეულ ხანაში, გარე ძალის გამოყენებით „დაშლა“ იყო ერთადერთი კუბიკებად დაჭრის მეთოდი, რომელსაც შეეძლო გაყოფა.ვაფლიექვსკუთხა შტამპებში. თუმცა, ამ მეთოდს აქვს ნაკლი, კერძოდ, პატარა ნატეხის კიდის გაბზარვა ან დაბზარვა. გარდა ამისა, რადგან ლითონის ზედაპირზე არსებული ნაკაწრები სრულად არ არის მოშორებული, ჭრილი ზედაპირიც ძალიან უხეშია.
ამ პრობლემის გადასაჭრელად, შემოღებულ იქნა „დახრით“ ჭრის მეთოდი, ანუ „გატეხვამდე“ ზედაპირისვაფლიიჭრება დაახლოებით სიღრმის ნახევარზე. „დაჭერა“, როგორც სახელიდან ჩანს, გულისხმობს იმპულსით ვაფლის წინა მხარის წინასწარ დახერხვას (ნახევრად გაჭრას). ადრეულ ხანაში, 6 ინჩზე ნაკლები სიგანის ვაფლების უმეტესობა იყენებდა ჭრის ამ მეთოდს, რომელიც თავდაპირველად ჩიფსებს შორის „ჭრიდა“ და შემდეგ „მსხვრევდა“.

დანის დაჭრა კუბიკებად ან დანის ხერხით

„დახრილი“ ჭრის მეთოდი თანდათან განვითარდა „დანით დაჭრილი“ ჭრის (ან ხერხის) მეთოდად, რომელიც გულისხმობს დანის გამოყენებით ზედიზედ ორჯერ ან სამჯერ ჭრის მეთოდს. „დანით დაჭრილი“ მეთოდი ანაზღაურებს „დახრილის“ შემდეგ „მსხვრევის“ დროს პატარა ნაფოტების აქერცვლის ფენომენს და იცავს პატარა ნაფოტებს „ერთად დახრის“ პროცესის დროს. „დანით დაჭრილი“ მეთოდი განსხვავდება წინა „დახრილი“ ჭრისგან, ანუ „დანით დაჭრილის“ შემდეგ ეს არ არის „მსხვრევა“, არამედ ხელახლა ჭრა დანით. ამიტომ, მას ასევე „ეტაპობრივად დაჭრილი“ მეთოდს უწოდებენ.

ჭრის პროცესში ვაფლის გარეგანი დაზიანებისგან დასაცავად, ვაფლზე წინასწარ დაიფარება აპკი უფრო უსაფრთხო „ცალკევებისთვის“. „უკანა დაფქვის“ პროცესის დროს აპკი მიმაგრდება ვაფლის წინა მხარეს. პირიქით, „დანის“ ჭრის დროს აპკი უნდა მიმაგრდეს ვაფლის უკანა მხარეს. ევტექტიკური შტამპით შეერთების დროს (შტამპით შეერთება, გამოყოფილი ჩიპების დამაგრება PCB-ზე ან ფიქსირებულ ჩარჩოზე), უკანა მხარეს მიმაგრებული აპკი ავტომატურად ჩამოვარდება. ჭრის დროს მაღალი ხახუნის გამო, დუოდენილი წყალი უწყვეტად უნდა შეისხუროს ყველა მიმართულებით. გარდა ამისა, იმპულერი უნდა იყოს მიმაგრებული ბრილიანტის ნაწილაკებით, რათა ნაჭრები უკეთ დაიჭრას. ამ დროს, ჭრა (დანის სისქე: ღარის სიგანე) უნდა იყოს ერთგვაროვანი და არ უნდა აღემატებოდეს კუბიკებად დაჭრის ღარის სიგანეს.
დიდი ხნის განმავლობაში, ხერხი ტრადიციული ჭრის ყველაზე ფართოდ გამოყენებადი მეთოდი იყო. მისი უდიდესი უპირატესობა ის არის, რომ მას შეუძლია მოკლე დროში დიდი რაოდენობით ვაფლის მოჭრა. თუმცა, თუ ნაჭრის მიწოდების სიჩქარე მნიშვნელოვნად გაიზრდება, გაიზრდება ჩიპლეტის კიდის აშრევების შესაძლებლობა. ამიტომ, იმპულერის ბრუნვების რაოდენობა წუთში დაახლოებით 30,000-ჯერ უნდა იყოს კონტროლირებადი. ჩანს, რომ ნახევარგამტარული პროცესის ტექნოლოგია ხშირად საიდუმლოა, რომელიც ნელ-ნელა გროვდება დაგროვების, ცდისა და შეცდომის ხანგრძლივი პერიოდის განმავლობაში (ევტექტიკური შეერთების შემდეგ ნაწილში განვიხილავთ ჭრისა და DAF-ის შინაარსს).

დაფქვამდე კუბიკებად დაჭრა (DBG): დაჭრის თანმიმდევრობამ შეიცვალა მეთოდი

როდესაც დანის ჭრა ხორციელდება 8 დიუმიანი დიამეტრის ვაფლზე, არ არის საჭირო ჩიპლეტის კიდის აქერცვლაზე ან გაბზარვაზე ფიქრი. თუმცა, როდესაც ვაფლის დიამეტრი 21 ინჩამდე იზრდება და სისქე ძალიან თხელი ხდება, აქერცვლისა და გაბზარვის ფენომენები კვლავ იწყება. ჭრის პროცესში ვაფლზე ფიზიკური ზემოქმედების მნიშვნელოვნად შესამცირებლად, DBG მეთოდი - „დაფქვამდე კუბიკებად დაჭრა“ ცვლის ტრადიციულ ჭრის თანმიმდევრობას. ტრადიციული „დანის“ ჭრის მეთოდისგან განსხვავებით, რომელიც უწყვეტად ჭრის, DBG ჯერ ასრულებს „დანის“ ჭრას, შემდეგ კი თანდათანობით ათხელებს ვაფლის სისქეს უკანა მხარის უწყვეტი გათხელებით, სანამ ჩიპი არ გაიყოფა. შეიძლება ითქვას, რომ DBG არის წინა „დანის“ ჭრის მეთოდის განახლებული ვერსია. იმის გამო, რომ მას შეუძლია შეამციროს მეორე ჭრის ზემოქმედება, DBG მეთოდი სწრაფად გახდა პოპულარული „ვაფლის დონის შეფუთვაში“.

ლაზერული დაჭრა

ვაფლის დონის ჩიპების მასშტაბური შეფუთვის (WLCSP) პროცესი ძირითადად იყენებს ლაზერულ ჭრას. ლაზერულ ჭრას შეუძლია შეამციროს ისეთი მოვლენები, როგორიცაა აქერცვლა და ბზარები, რითაც მიიღება უკეთესი ხარისხის ჩიპები, მაგრამ როდესაც ვაფლის სისქე 100 მკმ-ზე მეტია, პროდუქტიულობა მნიშვნელოვნად შემცირდება. ამიტომ, ის ძირითადად გამოიყენება 100 მკმ-ზე ნაკლები სისქის (შედარებით თხელი) ვაფლებზე. ლაზერული ჭრა სილიკონს ჭრის ვაფლის ჭრის ღარზე მაღალი ენერგიის ლაზერის გამოყენებით. თუმცა, ჩვეულებრივი ლაზერული (ჩვეულებრივი ლაზერული) ჭრის მეთოდის გამოყენებისას, ვაფლის ზედაპირზე წინასწარ უნდა დაიფაროს დამცავი ფენა. რადგან ვაფლის ზედაპირის ლაზერით გაცხელება ან დასხივება, ეს ფიზიკური კონტაქტები ვაფლის ზედაპირზე ღარებს წარმოქმნის და დაჭრილი სილიციუმის ფრაგმენტებიც ზედაპირს მიეკრობა. ჩანს, რომ ტრადიციული ლაზერული ჭრის მეთოდი ასევე პირდაპირ ჭრის ვაფლის ზედაპირს და ამ მხრივ ის „პირის“ ჭრის მეთოდს ჰგავს.

ფარული დაჭრა (SD) არის მეთოდი, რომლის დროსაც თავდაპირველად ვაფლის შიდა ნაწილი ლაზერული ენერგიით იჭრება, შემდეგ კი უკანა მხარეს მიმაგრებულ ლენტზე გარე ზეწოლა ხორციელდება მისი გატეხვის მიზნით, რითაც ჩიპი გამოიყოფა. როდესაც უკანა მხარეს ლენტზე ზეწოლა ხორციელდება, ვაფლი ლენტის გაჭიმვის გამო მყისიერად აწევა ხდება ზემოთ, რითაც ჩიპი გამოიყოფა. SD-ის უპირატესობები ტრადიციულ ლაზერულ ჭრის მეთოდთან შედარებით შემდეგია: პირველი, არ არის სილიკონის ნარჩენები; მეორე, ნაკაწრი (Naka: ღარის სიგანე) ვიწროა, ამიტომ მეტი ნაკაწრის მიღებაა შესაძლებელი. გარდა ამისა, SD მეთოდის გამოყენებით მნიშვნელოვნად შემცირდება აქერცვლისა და ბზარების წარმოქმნის ფენომენი, რაც გადამწყვეტია ჭრის საერთო ხარისხისთვის. ამიტომ, დიდი ალბათობით, SD მეთოდი მომავალში ყველაზე პოპულარული ტექნოლოგია გახდება.

პლაზმური დაჭრა
პლაზმური ჭრა არის ახლახან შემუშავებული ტექნოლოგია, რომელიც იყენებს პლაზმურ გრავირებას წარმოების (Fab) პროცესში ჭრისთვის. პლაზმური ჭრა იყენებს ნახევრად აირისებრ მასალებს სითხეების ნაცვლად, ამიტომ გარემოზე ზემოქმედება შედარებით მცირეა. ასევე გამოყენებულია მთელი ვაფლის ერთდროულად ჭრის მეთოდი, ამიტომ „ჭრის“ სიჩქარე შედარებით სწრაფია. თუმცა, პლაზმური მეთოდი იყენებს ქიმიური რეაქციის გაზს ნედლეულად და გრავირების პროცესი ძალიან რთულია, ამიტომ მისი პროცესის მიმდინარეობა შედარებით შრომატევადია. თუმცა, „პირით“ და ლაზერული ჭრისგან განსხვავებით, პლაზმური ჭრა არ იწვევს ვაფლის ზედაპირის დაზიანებას, რითაც მცირდება დეფექტების რაოდენობა და მიიღება მეტი ჩიპი.

ბოლო დროს, მას შემდეგ, რაც ვაფლის სისქე 30 მკმ-მდე შემცირდა, დიდი რაოდენობით გამოიყენება სპილენძის (Cu) ან დაბალი დიელექტრიკული მუდმივის (Low-k) მასალები. ამიტომ, ბურუსების (Burr) თავიდან ასაცილებლად, პლაზმური ჭრის მეთოდებიც უპირატესობას ანიჭებს. რა თქმა უნდა, პლაზმური ჭრის ტექნოლოგიაც მუდმივად ვითარდება. მე მჯერა, რომ უახლოეს მომავალში, გრავირების დროს სპეციალური ნიღბის ტარება აღარ იქნება საჭირო, რადგან ეს პლაზმური ჭრის განვითარების მთავარი მიმართულებაა.

ვინაიდან ვაფლის სისქე მუდმივად მცირდება 100 მკმ-დან 50 მკმ-მდე და შემდეგ 30 მკმ-მდე, დამოუკიდებელი ჩიპების მისაღებად ჭრის მეთოდებიც იცვლება და ვითარდება „გატეხვის“ და „პირისებრი“ ჭრიდან ლაზერულ და პლაზმურ ჭრაზე. მიუხედავად იმისა, რომ სულ უფრო და უფრო განვითარებული ჭრის მეთოდები ზრდის თავად ჭრის პროცესის წარმოების ღირებულებას, მეორეს მხრივ, მნიშვნელოვნად ამცირებს ისეთ არასასურველ მოვლენებს, როგორიცაა აქერცვლა და ბზარები, რომლებიც ხშირად ხდება ნახევარგამტარული ჩიპების ჭრის დროს და ზრდის ერთეულ ვაფლზე მიღებული ჩიპების რაოდენობას, ერთი ჩიპის წარმოების ღირებულება კლების ტენდენციას აჩვენებს. რა თქმა უნდა, ვაფლის ერთეულ ფართობზე მიღებული ჩიპების რაოდენობის ზრდა მჭიდრო კავშირშია დაქუცმაცების ქუჩის სიგანის შემცირებასთან. პლაზმური ჭრის გამოყენებით, თითქმის 20%-ით მეტი ჩიპის მიღებაა შესაძლებელი „პირისებრი“ ჭრის მეთოდთან შედარებით, რაც ასევე მთავარი მიზეზია, რის გამოც ადამიანები ირჩევენ პლაზმურ ჭრას. ვაფლების, ჩიპების გარეგნობისა და შეფუთვის მეთოდების განვითარებასა და ცვლილებებთან ერთად, ასევე ჩნდება სხვადასხვა ჭრის პროცესები, როგორიცაა ვაფლის დამუშავების ტექნოლოგია და DBG.