Wat is waferdicing?

A wafeltjeHet materiaal moet drie veranderingen ondergaan om een ​​echte halfgeleiderchip te worden: eerst wordt de blokvormige staaf in wafers gesneden; in het tweede proces worden transistors op de voorkant van de wafer gegraveerd met behulp van het voorgaande proces; ten slotte vindt de verpakking plaats, dat wil zeggen, door middel van het snijproces, dewafeltjewordt een complete halfgeleiderchip. Het verpakkingsproces behoort tot het back-endproces. In dit proces wordt de wafer in verschillende zeshoekige afzonderlijke chips gesneden. Dit proces van het verkrijgen van onafhankelijke chips wordt "singulatie" genoemd, en het proces van het zagen van de waferplaat in onafhankelijke kubussen wordt "wafersnijden" (die-sawing) genoemd. Recentelijk, met de verbetering van de halfgeleiderintegratie, is de dikte vanwafersis steeds dunner geworden, wat natuurlijk een hoop problemen oplevert bij het “singulatie”-proces.

De evolutie van het snijden van wafers.

Front-end- en back-endprocessen zijn op verschillende manieren geëvolueerd door interactie: de evolutie van back-endprocessen kan de structuur en positie bepalen van de hexaëder-achtige kleine chips die van de chip zijn gescheiden.wafeltje, evenals de structuur en positie van de pads (elektrische verbindingspaden) op de wafer; daarentegen heeft de evolutie van front-end processen het proces en de methode vanwafeltjeHet dunner maken van de achterkant en het "stansen" in het nabewerkingsproces. De steeds verfijndere vormgeving van de verpakking heeft daarom een ​​grote invloed op het nabewerkingsproces. Bovendien zullen het aantal, de procedure en het type stansen dienovereenkomstig veranderen, afhankelijk van de verandering in het uiterlijk van de verpakking.

Schrijver Dobbelstenen

In de begintijd was "breken" door het uitoefenen van externe kracht de enige manier om de ingrediënten te verdelen.wafeltjein zeshoekige matrijzen. Deze methode heeft echter als nadeel dat de randen van de kleine spanen kunnen afbrokkelen of barsten. Bovendien worden de bramen op het metaaloppervlak niet volledig verwijderd, waardoor het snijvlak erg ruw is.
Om dit probleem op te lossen, werd de snijmethode "aftekenen" ontwikkeld, dat wil zeggen, vóór het "breken" van het oppervlak van dewafeltjewordt tot ongeveer de helft van de diepte afgesneden. "Scribing", zoals de naam al suggereert, verwijst naar het gebruik van een waaier om de voorkant van de wafer van tevoren door te zagen (halve af te snijden). In de beginjaren werd deze snijmethode, waarbij eerst tussen de chips werd "gesneden" en vervolgens "gebroken", gebruikt voor de meeste wafers kleiner dan 6 inch.

Bladsnijden of bladzagen

De "aftekenmethode" ontwikkelde zich geleidelijk tot de "zaagmethode", waarbij twee of drie keer achter elkaar met een mes wordt gesneden. De "zaagmethode" compenseert het afbrokkelen van kleine spaanders bij het "breken" na het aftekenen en beschermt deze spaanders tijdens het "afscheiden". De "zaagmethode" verschilt van de eerdere "aftekenmethode" doordat er na het snijden met een "mes" niet wordt "gebroken", maar opnieuw met een mes wordt gesneden. Daarom wordt deze methode ook wel "stapsgewijs zagen" genoemd.

Om de wafer tijdens het snijproces te beschermen tegen externe beschadigingen, wordt er vooraf een folie op de wafer aangebracht om een ​​veiliger "afzonderlijk snijden" te garanderen. Tijdens het "back grinding"-proces wordt de folie aan de voorkant van de wafer bevestigd. Bij "blade cutting" daarentegen moet de folie aan de achterkant van de wafer worden bevestigd. Tijdens het eutectisch verbinden van de chips (het bevestigen van de afzonderlijke chips op de printplaat of een vast frame) zal de folie aan de achterkant automatisch loslaten. Vanwege de hoge wrijving tijdens het snijden moet er continu gedemineraliseerd water vanuit alle richtingen worden gespoten. Bovendien moet de waaier zijn voorzien van diamantdeeltjes voor een betere snede. De snede (mesdikte: groefbreedte) moet uniform zijn en mag de breedte van de snijgroef niet overschrijden.
Zagen is lange tijd de meest gebruikte traditionele snijmethode geweest. Het grootste voordeel hiervan is dat er in korte tijd een groot aantal wafers mee gesneden kan worden. Echter, als de aanvoersnelheid van de snijder sterk wordt verhoogd, neemt de kans op afbladderen van de randen van de chips toe. Daarom moet het aantal omwentelingen van de waaier worden beperkt tot ongeveer 30.000 per minuut. Het is duidelijk dat de technologie van halfgeleiderprocessen vaak een geheim is dat langzaam is opgebouwd door een lange periode van accumulatie en vallen en opstaan ​​(in het volgende hoofdstuk over eutectische binding zullen we de inhoud met betrekking tot snijden en DAF bespreken).

In blokjes snijden vóór het malen (DBG): de snijvolgorde heeft de methode veranderd.

Bij het snijden met een mes op een wafer met een diameter van 8 inch hoeft men zich geen zorgen te maken over afbladderen of barsten van de chiprand. Maar naarmate de waferdiameter toeneemt tot 21 inch en de dikte extreem dun wordt, beginnen afbladderen en barsten zich opnieuw voor te doen. Om de fysieke impact op de wafer tijdens het snijproces aanzienlijk te verminderen, vervangt de DBG-methode (Dicing Before Grinding) de traditionele snijvolgorde. In tegenstelling tot de traditionele snijmethode met een mes, waarbij continu wordt gesneden, voert DBG eerst een snede met een mes uit en wordt de wafer vervolgens geleidelijk dunner gemaakt door de achterkant continu te slijpen totdat de chip is gesplitst. DBG kan worden beschouwd als een verbeterde versie van de eerdere snijmethode met een mes. Omdat de impact van de tweede snede wordt verminderd, is de DBG-methode snel populair geworden in de wafer-level packaging.

Lasersnijden

Het wafer-level chip scale package (WLCSP)-proces maakt voornamelijk gebruik van lasersnijden. Lasersnijden kan verschijnselen zoals afbladderen en barsten verminderen, waardoor chips van betere kwaliteit worden verkregen. Echter, wanneer de waferdikte meer dan 100 μm bedraagt, zal de productiviteit aanzienlijk afnemen. Daarom wordt het voornamelijk gebruikt voor wafers met een dikte van minder dan 100 μm (relatief dun). Lasersnijden snijdt silicium door een laser met hoge energie te richten op de inkepingen in de wafer. Bij de conventionele lasersnijmethode moet echter vooraf een beschermlaag op het waferoppervlak worden aangebracht. Door het verhitten of bestralen van het waferoppervlak met de laser ontstaan ​​er namelijk groeven in het oppervlak, waaraan de gesneden siliciumfragmenten zich hechten. De traditionele lasersnijmethode snijdt dus ook direct in het waferoppervlak en is in dit opzicht vergelijkbaar met de snijmethode met een mes.

Stealth Dicing (SD) is een methode waarbij eerst de binnenkant van de wafer wordt doorgesneden met laserenergie, waarna externe druk wordt uitgeoefend op de tape aan de achterkant om deze te breken en zo de chip te scheiden. Wanneer druk wordt uitgeoefend op de tape aan de achterkant, wordt de wafer door het uitrekken van de tape direct omhooggedrukt, waardoor de chip loskomt. De voordelen van SD ten opzichte van de traditionele lasersnijmethode zijn: ten eerste is er geen siliciumafval; ten tweede is de snijgroef (kerf: de breedte van de snede) smal, waardoor er meer chips kunnen worden verkregen. Bovendien wordt het afbladderen en barsten van de wafer aanzienlijk verminderd met de SD-methode, wat cruciaal is voor de algehele snijkwaliteit. Daarom zal de SD-methode naar alle waarschijnlijkheid de meest populaire technologie van de toekomst worden.

Plasma-snijden
Plasmasnijden is een recent ontwikkelde technologie die plasma-etsen gebruikt om te snijden tijdens het fabricageproces. Bij plasmasnijden worden halfgeleidende gassen in plaats van vloeistoffen gebruikt, waardoor de impact op het milieu relatief klein is. Bovendien wordt de hele wafer in één keer gesneden, waardoor de snijsnelheid relatief hoog is. De plasmamethode gebruikt echter een chemisch reactiegas als grondstof en het etsproces is zeer complex, waardoor de processtroom relatief omslachtig is. In vergelijking met snijden met een mes en lasersnijden beschadigt plasmasnijden het waferoppervlak echter niet, waardoor het aantal defecten afneemt en er meer chips worden verkregen.

De laatste tijd, sinds de waferdikte is teruggebracht tot 30 μm en er veel gebruik wordt gemaakt van koper (Cu) of materialen met een lage diëlektrische constante (Low-k), worden plasmasnijmethoden steeds vaker toegepast om bramen te voorkomen. Uiteraard is de plasmasnijtechnologie ook constant in ontwikkeling. Ik geloof dat het in de nabije toekomst niet meer nodig zal zijn om een ​​speciaal masker te dragen tijdens het etsen, omdat dit een belangrijke ontwikkelingsrichting is voor plasmasnijden.

Naarmate de dikte van wafers steeds verder is afgenomen, van 100 μm naar 50 μm en vervolgens naar 30 μm, zijn ook de snijmethoden voor het verkrijgen van afzonderlijke chips veranderd en geëvolueerd, van "breken" en "messnijden" naar lasersnijden en plasmasnijden. Hoewel de steeds geavanceerdere snijmethoden de productiekosten van het snijproces zelf hebben verhoogd, hebben ze aan de andere kant, door de aanzienlijke vermindering van ongewenste verschijnselen zoals afbladderen en scheuren die vaak voorkomen bij het snijden van halfgeleiderchips en de toename van het aantal chips per wafer, de productiekosten van een enkele chip doen dalen. De toename van het aantal chips per oppervlakte-eenheid van de wafer hangt natuurlijk nauw samen met de afname van de breedte van de snijlijn. Met plasmasnijden kunnen bijna 20% meer chips worden verkregen in vergelijking met de "messnijmethode", wat ook een belangrijke reden is waarom men voor plasmasnijden kiest. Met de ontwikkeling en veranderingen van wafers, chipvormgeving en verpakkingsmethoden, ontstaan ​​er ook diverse snijprocessen zoals waferverwerkingstechnologie en DBG.