A wafeltjemoet 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 via het vorige proces; ten slotte vindt de verpakking plaats, dat wil zeggen via het snijproces, dewafeltjewordt een complete halfgeleiderchip. Het verpakkingsproces behoort tot het back-endproces. In dit proces wordt de wafer in verschillende hexaëdervormige individuele chips gesneden. Dit proces, waarbij onafhankelijke chips worden verkregen, wordt "singulatie" genoemd, en het proces waarbij de waferplaat in onafhankelijke kubussen wordt gezaagd, wordt "wafer cutting (Die Sawing)" genoemd. Dankzij de verbeterde halfgeleiderintegratie is de dikte van de waferplaat recentelijk verbeterd.wafelsis steeds dunner geworden, wat natuurlijk een hoop moeilijkheden met zich meebrengt voor het ‘singulatie’-proces.
De evolutie van het dobbelen van wafers
Front-end- en back-endprocessen hebben zich op verschillende manieren ontwikkeld door interactie: de evolutie van back-endprocessen kan de structuur en positie bepalen van de hexaëder kleine chips die van de matrijs op dewafeltje, evenals de structuur en positie van de pads (elektrische verbindingspaden) op de wafer; integendeel, de evolutie van front-end-processen heeft het proces en de methode vanwafeltjeBack Thinning en "Die Dicing" in het back-endproces. Het steeds geavanceerdere uiterlijk van de verpakking zal daarom een grote impact hebben op het back-endproces. Bovendien zullen het aantal, de procedure en het type dicing ook veranderen, afhankelijk van de verandering in het uiterlijk van de verpakking.
Schrijver Dobbelen
In de begindagen was het ‘breken’ door het uitoefenen van externe kracht de enige dobbelsteenmethode waarmee dewafeltjein zesvlakvormige matrijzen. Deze methode heeft echter als nadeel dat de rand van de kleine spaan afbrokkelt of scheurt. Bovendien is het snijvlak erg ruw, omdat de bramen op het metaaloppervlak niet volledig worden verwijderd.
Om dit probleem op te lossen is de snijmethode “Scribing” ontstaan, dat wil zeggen, vóór het “breken” van het oppervlak van dewafeltjewordt tot ongeveer de helft van de diepte gesneden. "Scribing", zoals de naam al doet vermoeden, verwijst naar het gebruik van een waaier om de voorkant van de wafer vooraf te zagen (half te snijden). In het begin gebruikten de meeste wafers kleiner dan 15 cm deze snijmethode, waarbij ze eerst tussen de chips "sneden" en vervolgens "braken".
Bladsnijden of bladzagen
De snijmethode "Scribing" ontwikkelde zich geleidelijk tot de snijmethode "Blade dicing", een methode waarbij twee of drie keer achter elkaar met een mes wordt gesneden. De snijmethode "Blade" kan het fenomeen van kleine spaanders die afbladderen bij het "breken" na het "krabben" compenseren en kleine spaanders beschermen tijdens het "singulatie"-proces. "Blade"-snijden verschilt van het eerdere "dicing"-snijden, dat wil zeggen dat er na een "blad"-snede geen sprake is van "breken", maar van opnieuw snijden met een mes. Daarom wordt het ook wel "step dicing" genoemd.
Om de wafer tijdens het snijproces te beschermen tegen externe schade, wordt er vooraf een folie op de wafer aangebracht om een veiligere "singling" te garanderen. Tijdens het "back grinding"-proces wordt de folie aan de voorkant van de wafer bevestigd. Bij "bladsnijden" daarentegen, moet de folie aan de achterkant van de wafer worden bevestigd. Tijdens eutectische die bonding (die bonding, het vastzetten van de gescheiden chips op de printplaat of het vaste frame), zal de folie aan de achterkant automatisch loslaten. Vanwege de hoge wrijving tijdens het snijden moet er continu DI-water vanuit alle richtingen worden gespoten. Bovendien moet de waaier worden voorzien van diamantdeeltjes, zodat de plakjes beter kunnen worden gesneden. De snede (dikte van het mes: breedte van de groef) moet hierbij gelijkmatig zijn en mag de breedte van de snijgroef niet overschrijden.
Zagen is lange tijd de meest gebruikte traditionele snijmethode geweest. Het grootste voordeel is dat het een groot aantal wafers in korte tijd kan snijden. Echter, als de invoersnelheid van de plak sterk wordt verhoogd, neemt de kans op afbladdering van de chipletrand toe. Daarom moet het aantal rotaties van de waaier worden geregeld op ongeveer 30.000 keer per minuut. Het is duidelijk dat de technologie van het halfgeleiderproces vaak een geheim is dat langzaam is opgebouwd door een lange periode van accumulatie en trial-and-error (in het volgende hoofdstuk over eutectische binding bespreken we de inhoud van snijden en DAF).
Snijden vóór het malen (DBG): de snijvolgorde heeft de methode veranderd
Wanneer een mes wordt gesneden op een wafer met een diameter van 20 cm, hoeft u zich geen zorgen te maken over het afbladderen of barsten van de chiprand. Maar naarmate de waferdiameter toeneemt tot 53 cm en de dikte extreem dun wordt, treden er opnieuw afbladdering en barsten op. Om de fysieke impact op de wafer tijdens het snijproces aanzienlijk te verminderen, vervangt de DBG-methode ('in blokjes snijden vóór het malen') de traditionele snijvolgorde. In tegenstelling tot de traditionele 'mes'-snijmethode die continu snijdt, voert DBG eerst een 'mes'-snede uit en verdunt vervolgens geleidelijk de waferdikte door de achterkant continu te verdunnen totdat de chip is gespleten. DBG kan worden beschouwd als een verbeterde versie van de eerdere 'mes'-snijmethode. Omdat het de impact van de tweede snede kan verminderen, is de DBG-methode snel populair geworden in 'wafer-level packaging'.
Laserdobbelen
Het wafer-level chip scale package (WLCSP)-proces maakt voornamelijk gebruik van lasersnijden. Lasersnijden kan verschijnselen zoals afbladderen en scheuren verminderen, waardoor chips van betere kwaliteit worden verkregen. Wanneer de wafer echter dikker is dan 100 μm, neemt de productiviteit aanzienlijk af. Daarom wordt het meestal gebruikt op wafers met een dikte van minder dan 100 μm (relatief dun). Lasersnijden snijdt silicium door een hoogenergetische laser op de krasgroef van de wafer aan te brengen. Bij conventionele lasersnijmethoden moet echter vooraf een beschermfolie op het waferoppervlak worden aangebracht. Door verhitting of bestraling van het waferoppervlak met een laser zullen deze fysieke contacten groeven op het waferoppervlak veroorzaken, waardoor de gesneden siliciumfragmenten zich ook aan het oppervlak hechten. Het is duidelijk dat de traditionele lasersnijmethode ook direct het waferoppervlak snijdt en in dit opzicht vergelijkbaar is met de "blade"-snijmethode.
Stealth Dicing (SD) is een methode waarbij eerst de binnenkant van de wafer met laserenergie wordt gesneden en vervolgens externe druk wordt uitgeoefend op de tape aan de achterkant om deze te breken en de chip los te maken. Wanneer er druk wordt uitgeoefend op de tape aan de achterkant, wordt de wafer direct omhoog geheven door de uitrekking van de tape, waardoor de chip loskomt. De voordelen van SD ten opzichte van de traditionele lasersnijmethode zijn: ten eerste is er geen siliciumresten; ten tweede is de kerf (Kerf: de breedte van de krasgroef) smal, waardoor er meer chips kunnen worden verkregen. Bovendien wordt het fenomeen van afbladderen en barsten aanzienlijk verminderd met de SD-methode, wat cruciaal is voor de algehele snijkwaliteit. Daarom is het zeer waarschijnlijk dat de SD-methode in de toekomst de meest populaire technologie zal worden.
Plasmasnijden
Plasmasnijden is een recent ontwikkelde technologie die plasma-etsen gebruikt om te snijden tijdens het productieproces (Fab). Plasmasnijden maakt gebruik van halfgasmaterialen in plaats van vloeistoffen, 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 chemisch reactiegas als grondstof en het etsproces is zeer complex, waardoor de processtroom relatief omslachtig is. Vergeleken met "bladsnijden" en lasersnijden veroorzaakt plasmasnijden echter geen schade aan het waferoppervlak, waardoor het aantal defecten afneemt en er meer chips worden geproduceerd.
Sinds de waferdikte is teruggebracht tot 30 μm en er veel koper (Cu) of materialen met een lage diëlektrische constante (Low-k) worden gebruikt, zal de voorkeur worden gegeven aan plasmasnijmethoden om bramen (Burr) te voorkomen. Natuurlijk is de plasmasnijtechnologie ook voortdurend in ontwikkeling. Ik denk 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 binnen plasmasnijden.
Omdat de dikte van wafers continu is teruggebracht van 100 μm naar 50 μm en vervolgens naar 30 μm, zijn de snijmethoden voor het verkrijgen van onafhankelijke chips ook veranderd en ontwikkeld van "breken" en "bladsnijden" naar lasersnijden en plasmasnijden. Hoewel de steeds geavanceerdere snijmethoden de productiekosten van het snijproces zelf hebben verhoogd, hebben de productiekosten van een enkele chip daarentegen een dalende trend laten zien door de ongewenste verschijnselen zoals afbladderen en scheuren, die vaak voorkomen bij het snijden van halfgeleiderchips, aanzienlijk te verminderen en het aantal chips per wafer-eenheid te verhogen. De toename van het aantal chips per wafer-oppervlakte-eenheid hangt uiteraard nauw samen met de afname van de breedte van de snijstraat. Met plasmasnijden kunnen bijna 20% meer chips worden verkregen in vergelijking met de "blad"-snijmethode, wat ook een belangrijke reden is waarom mensen voor plasmasnijden kiezen. Met de ontwikkeling en veranderingen van wafers, het uiterlijk van chips en de verpakkingsmethoden ontstaan ook verschillende snijprocessen, zoals waferverwerkingstechnologie en DBG.
Plaatsingstijd: 10-10-2024