A vafeleir jāiziet cauri trim izmaiņām, lai kļūtu par īstu pusvadītāju mikroshēmu: pirmkārt, bloka formas stieņu sagriež plāksnēs; otrajā procesā tranzistori tiek iegravēti plāksnītes priekšpusē, izmantojot iepriekšējo procesu; visbeidzot, tiek veikta iepakošana, tas ir, griešanas procesāvafelekļūst par pilnīgu pusvadītāju mikroshēmu. Var redzēt, ka iepakošanas process pieder pie aizmugures procesa. Šajā procesā vafele tiks sagriezta vairākās heksaedru atsevišķās mikroshēmās. Šo neatkarīgu mikroshēmu iegūšanas procesu sauc par “singulāciju”, un vafeles plates zāģēšanas procesu neatkarīgos kuboīdos sauc par “vafeles griešanu (griešanas štancēšana)”. Nesen, uzlabojoties pusvadītāju integrācijai, biezumsvafelesir kļuvis arvien plānāks, kas, protams, rada daudz grūtību “atsevišķu atdalīšanas” procesā.
Vafeļu griešanas kubiņos evolūcija
Priekšējās un ārējās daļas procesi ir attīstījušies, mijiedarbojoties dažādos veidos: iekšējās daļas procesu evolūcija var noteikt no mikroshēmas atdalīto heksaedru mazo mikroshēmu struktūru un pozīciju uzvafele, kā arī spilventiņu (elektrisko savienojumu ceļu) struktūru un novietojumu uz vafeles; gluži pretēji, priekšējās daļas procesu evolūcija ir mainījusi procesu un metodivafeleretināšana un “sagriešana kubiņos” apstrādes procesā. Tāpēc arvien sarežģītākajam iepakojuma izskatam būs liela ietekme uz apstrādes procesu. Turklāt, mainoties iepakojuma izskatam, mainīsies arī sagriešanas skaits, procedūra un veids.
Rakstnieka kubiņos griešana
Agrākajos laikos "sadalīšana", pielietojot ārēju spēku, bija vienīgā sadalīšanas metode, kas varēja sadalītvafeleheksaedru matricās. Tomēr šai metodei ir trūkumi – mazas skaidas malas nošķembšanās vai plaisāšana. Turklāt, tā kā metāla virsmas atskarpes netiek pilnībā noņemtas, grieztā virsma ir arī ļoti raupja.
Lai atrisinātu šo problēmu, radās griešanas metode “scribing” (rakšana), tas ir, pirms virsmas “salauzšanas”.vafeletiek nogriezts apmēram uz pusi no dziļuma. “Skrāpēšana”, kā norāda nosaukums, attiecas uz lāpstiņriteņa izmantošanu, lai iepriekš zāģētu (pa pusei nogrieztu) vafeles priekšpusi. Agrāk lielākajai daļai vafeļu, kuru biezums bija mazāks par 6 collām, tika izmantota šī griešanas metode, vispirms “sagriežot” starp skaidām un pēc tam “salaužot”.
Asmens griešana kubiņos vai zāģēšana
Griešanas metode “ierakstīšanas” pakāpeniski attīstījās par “sagriešanas ar asmeni” (vai zāģēšanas) metodi, kas ir griešanas metode, izmantojot asmeni divas vai trīs reizes pēc kārtas. Griešanas metode “ar asmeni” var kompensēt mazu skaidu lobīšanos “lūzuma” laikā pēc “ierakstīšanas” un var pasargāt mazas skaidas “atdalīšanas” procesa laikā. Griešana “ar asmeni” atšķiras no iepriekšējās “sagriešanas ar asmeni”, tas ir, pēc griešanas ar asmeni tā vairs nav “laušana”, bet gan atkārtota griešana ar asmeni. Tāpēc to sauc arī par “pakāpeniskās sagriešanas” metodi.
Lai griešanas procesā pasargātu plāksni no ārējiem bojājumiem, uz tās iepriekš tiks uzklāta plēve, lai nodrošinātu drošāku "atdalīšanu". "Aizmugurējās slīpēšanas" procesā plēve tiks piestiprināta plāksnītes priekšpusē. Savukārt, griežot ar "asmeni", plēve jāpiestiprina plāksnītes aizmugurē. Eitektiskās matricas līmēšanas (matricas līmēšana, atdalīto mikroshēmu nostiprināšana uz PCB vai fiksēta rāmja) laikā aizmugurē piestiprinātā plēve automātiski nokritīs. Griešanas laikā pastāvošā augstā berze nepārtraukti jāizsmidzina dejonizēts ūdens no visiem virzieniem. Turklāt lāpstiņritenim jābūt piestiprinātam ar dimanta daļiņām, lai šķēles varētu labāk sagriezt. Šajā laikā griezumam (asmens biezums: rievas platums) jābūt vienmērīgam un tas nedrīkst pārsniegt griešanas rievas platumu.
Ilgu laiku zāģēšana ir bijusi visplašāk izmantotā tradicionālā griešanas metode. Tās lielākā priekšrocība ir tā, ka īsā laikā var sagriezt lielu skaitu vafeļu. Tomēr, ja šķēles padeves ātrums tiek ievērojami palielināts, palielinās čipu malu lobīšanās iespējamība. Tāpēc lāpstiņriteņa apgriezienu skaits jākontrolē aptuveni 30 000 reižu minūtē. Var redzēt, ka pusvadītāju procesa tehnoloģija bieži vien ir noslēpums, kas uzkrāts lēni, ilgstoši krājot un mēģinot un kļūdoties (nākamajā sadaļā par eitektisko savienošanu mēs apspriedīsim saturu par griešanu un DAF).
Sagriešana pirms malšanas (DBG): griešanas secība ir mainījusi metodi
Veicot asmens griešanu 8 collu diametra plāksnei, nav jāuztraucas par mikroshēmas malas lobīšanos vai plaisāšanu. Taču, palielinoties plāksnītes diametram līdz 21 collai un biezumam kļūstot ārkārtīgi plānam, lobīšanās un plaisāšanas parādības atkal sāk parādīties. Lai ievērojami samazinātu fizisko ietekmi uz plāksni griešanas procesa laikā, DBG metode "sagriešana pirms slīpēšanas" aizstāj tradicionālo griešanas secību. Atšķirībā no tradicionālās "asmeņa" griešanas metodes, kas griež nepārtraukti, DBG vispirms veic "asmeņa" griešanu un pēc tam pakāpeniski samazina plāksnītes biezumu, nepārtraukti retinot aizmugurējo pusi, līdz mikroshēma ir sadalīta. Var teikt, ka DBG ir iepriekšējās "asmeņa" griešanas metodes uzlabota versija. Tā kā tā var samazināt otrā griezuma ietekmi, DBG metode ir strauji popularizējusies "plāksnītes līmeņa iepakojumā".
Lāzera griešana kubiņos
Plākšņu līmeņa mikroshēmu mēroga pakošanas (WLCSP) procesā galvenokārt tiek izmantota lāzergriešana. Lāzergriešana var samazināt tādas parādības kā lobīšanās un plaisāšana, tādējādi iegūstot labākas kvalitātes mikroshēmas, taču, ja plāksnītes biezums pārsniedz 100 μm, produktivitāte ievērojami samazinās. Tāpēc to galvenokārt izmanto plāksnītēm, kuru biezums ir mazāks par 100 μm (salīdzinoši plānas). Lāzergriešana griež silīciju, pielietojot augstas enerģijas lāzeru plāksnītes rievai. Tomēr, izmantojot parasto lāzera (konvencionālā lāzera) griešanas metodi, uz plāksnītes virsmas iepriekš jāuzklāj aizsargplēve. Tā kā plāksnītes virsma tiek uzkarsēta vai apstarota ar lāzeru, šie fiziskie kontakti radīs rievas uz plāksnītes virsmas, un sagrieztie silīcija fragmenti arī pielips virsmai. Var redzēt, ka tradicionālā lāzergriešanas metode arī tieši griež plāksnītes virsmu, un šajā ziņā tā ir līdzīga "asmeņa" griešanas metodei.
Slepenā griešana (SD) ir metode, kurā vispirms ar lāzera enerģiju tiek sagriezta plāksnes iekšpuse un pēc tam uz aizmugurē piestiprinātās lentes tiek pielikts ārējs spiediens, lai to pārrautu, tādējādi atdalot mikroshēmu. Kad uz lentes aizmugures tiek pielikts spiediens, plāksne lentes stiepšanās dēļ acumirklī paceļas uz augšu, tādējādi atdalot mikroshēmu. SD priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālo lāzergriešanas metodi ir šādas: pirmkārt, nav silīcija atlikumu; otrkārt, griezuma vieta (griezuma rievas platums) ir šaura, tāpēc var iegūt vairāk mikroshēmu. Turklāt, izmantojot SD metodi, ievērojami samazināsies lobīšanās un plaisāšanas parādība, kas ir ļoti svarīgi griešanas kopējai kvalitātei. Tāpēc SD metode, visticamāk, nākotnē kļūs par populārāko tehnoloģiju.
Plazmas kubiņos sagriešana
Plazmas griešana ir nesen izstrādāta tehnoloģija, kurā ražošanas (Fab) procesā tiek izmantota plazmas kodināšana. Plazmas griešanā šķidrumu vietā tiek izmantoti pusgāzes materiāli, tāpēc ietekme uz vidi ir relatīvi neliela. Tiek izmantota arī visa vafeļa vienlaicīgas griešanas metode, tāpēc "griešanas" ātrums ir relatīvi liels. Tomēr plazmas metode kā izejvielu izmanto ķīmiskās reakcijas gāzi, un kodināšanas process ir ļoti sarežģīts, tāpēc procesa plūsma ir relatīvi apgrūtinoša. Salīdzinot ar "asmeņu" griešanu un lāzergriešanu, plazmas griešana nebojā vafeļa virsmu, tādējādi samazinot defektu līmeni un iegūstot vairāk mikroshēmu.
Nesen, tā kā vafeļu biezums ir samazināts līdz 30 μm, tiek izmantots daudz vara (Cu) vai materiālu ar zemu dielektrisko konstanti (Low-k). Tāpēc, lai novērstu atskabargu veidošanos (Burr), priekšroka tiks dota arī plazmas griešanas metodēm. Protams, arī plazmas griešanas tehnoloģija nepārtraukti attīstās. Es uzskatu, ka tuvākajā nākotnē kādu dienu kodināšanas laikā vairs nebūs nepieciešams valkāt īpašu masku, jo šis ir plazmas griešanas galvenais attīstības virziens.
Tā kā vafeļu biezums ir nepārtraukti samazinājies no 100 μm līdz 50 μm un pēc tam līdz 30 μm, arī neatkarīgu mikroshēmu iegūšanas griešanas metodes ir mainījušās un attīstījušās no "lauzšanas" un "asmeņa" griešanas līdz lāzergriešanai un plazmas griešanai. Lai gan arvien nobriedušākās griešanas metodes ir palielinājušas paša griešanas procesa ražošanas izmaksas, no otras puses, ievērojami samazinot nevēlamās parādības, piemēram, lobīšanos un plaisāšanu, kas bieži rodas pusvadītāju mikroshēmu griešanā, un palielinot iegūto mikroshēmu skaitu uz vienu vafeļu vienību, vienas mikroshēmas ražošanas izmaksas ir uzrādījušas lejupejošu tendenci. Protams, iegūto mikroshēmu skaita pieaugums uz vienu vafeļu laukuma vienību ir cieši saistīts ar griešanas ielas platuma samazināšanos. Izmantojot plazmas griešanu, var iegūt gandrīz par 20% vairāk mikroshēmu, salīdzinot ar "asmeņa" griešanas metodes izmantošanu, kas ir arī viens no galvenajiem iemesliem, kāpēc cilvēki izvēlas plazmas griešanu. Attīstoties un mainoties vafeļu, mikroshēmu izskatam un iepakošanas metodēm, parādās arī dažādi griešanas procesi, piemēram, vafeļu apstrādes tehnoloģija un DBG.
Publicēšanas laiks: 2024. gada 10. oktobris