A kjeksmå gjennomgå tre endringer for å bli en ekte halvlederbrikke: først kuttes den blokkformede barren til wafere; i den andre prosessen graveres transistorer på forsiden av waferen gjennom den foregående prosessen; til slutt utføres pakking, det vil si gjennom kutteprosessen,kjeksblir en komplett halvlederbrikke. Det kan sees at pakkeprosessen tilhører backend-prosessen. I denne prosessen vil waferen bli kuttet i flere heksaederformede individuelle brikker. Denne prosessen med å oppnå uavhengige brikker kalles "singulering", og prosessen med å sage waferkortet til uavhengige kuber kalles "waferskjæring (die saging)". Nylig, med forbedringen av halvlederintegrasjon, har tykkelsen påvaflerhar blitt tynnere og tynnere, noe som selvfølgelig medfører store vanskeligheter med «singuleringsprosessen».
Utviklingen av wafer-dicing
Front-end- og back-end-prosesser har utviklet seg gjennom interaksjon på ulike måter: utviklingen av back-end-prosesser kan bestemme strukturen og posisjonen til de små heksaederbrikkene som er separert fra brikken påkjeks, samt strukturen og plasseringen av padsene (elektriske tilkoblingsbaner) på waferen; tvert imot har utviklingen av front-end-prosesser endret prosessen og metoden forkjeksbaktynning og «die dicing» i bakprosessen. Derfor vil pakkens stadig mer sofistikerte utseende ha stor innvirkning på bakprosessen. Dessuten vil antall, prosedyre og type dicing også endres tilsvarende i henhold til endringen i pakkens utseende.
Scribe Terninger
I de tidlige dager var «bryting» ved å bruke ekstern kraft den eneste terningmetoden som kunne delekjeksi heksaederformene. Denne metoden har imidlertid ulempene med avskalling eller sprekkdannelse i kanten av den lille avskallingen. I tillegg, siden gradene på metalloverflaten ikke fjernes helt, er snittflaten også veldig ru.
For å løse dette problemet ble «Scribing»-skjæremetoden brukt, det vil si at overflaten av materialet «brytes» før det brytes.kjekser kuttet til omtrent halve dybden. «Scribing», som navnet antyder, refererer til å bruke et impeller til å sage (halvskjære) forsiden av waferen på forhånd. I de tidlige dager brukte de fleste wafere under 6 tommer denne skjæremetoden der man først «skiver» mellom brikkene og deretter «bryter» dem.
Bladkutting eller bladsaging
«Scribing»-kuttemetoden utviklet seg gradvis til «Blade dicing»-kuttemetoden (eller sagingsmetoden), som er en metode for å kutte med et blad to eller tre ganger på rad. «Blade»-kuttemetoden kan kompensere for fenomenet med små spon som flasser av når de «brekkes» etter «rissing», og kan beskytte små spon under «singuleringsprosessen». «Blade»-kuttemetoden er forskjellig fra den tidligere «dicing»-kuttemetoden, det vil si at etter en «blad»-kuttemetode «brytes» den ikke, men kuttes igjen med et blad. Derfor kalles den også «trinnvis dicing»-metoden.
For å beskytte waferen mot ytre skader under skjæreprosessen, vil en film bli påført waferen på forhånd for å sikre tryggere «singling». Under «bakslipingsprosessen» vil filmen festes til forsiden av waferen. Men ved «bladskjæring» bør filmen derimot festes til baksiden av waferen. Under eutektisk dysebinding (dysebinding, festing av de separerte brikkene på PCB-en eller den faste rammen) vil filmen som er festet til baksiden automatisk falle av. På grunn av den høye friksjonen under skjæring, bør deionisert vann sprayes kontinuerlig fra alle retninger. I tillegg bør impelleren festes med diamantpartikler slik at skivene kan skjæres bedre. På dette tidspunktet må kuttet (bladtykkelse: sporbredde) være jevnt og må ikke overstige bredden på skjæresporet.
Saging har lenge vært den mest brukte tradisjonelle skjæremetoden. Den største fordelen er at den kan skjære et stort antall wafere på kort tid. Men hvis matehastigheten på skiven økes betraktelig, vil muligheten for at fliskanten løsner. Derfor bør antall rotasjoner på impelleren kontrolleres til omtrent 30 000 ganger per minutt. Det kan sees at teknologien bak halvlederprosesser ofte er en hemmelighet som akkumuleres sakte gjennom en lang periode med prøving og feiling (i neste avsnitt om eutektisk binding vil vi diskutere innholdet om skjæring og DAF).
Terning før sliping (DBG): kuttesekvensen har endret metoden
Når man kutter skiver med en diameter på 8 tommer, trenger man ikke å bekymre seg for at kantene på brikkene skal avskalles eller sprekker. Men når skivediameteren øker til 21 tommer og tykkelsen blir ekstremt tynn, begynner avskallings- og sprekkdannelsesfenomenene å dukke opp igjen. For å redusere den fysiske påvirkningen på skiven betydelig under kutteprosessen, erstatter DBG-metoden med «terning før sliping» den tradisjonelle kuttesekvensen. I motsetning til den tradisjonelle «blad»-kuttingsmetoden som kutter kontinuerlig, utfører DBG først et «blad»-kutt, og tynner deretter gradvis ut skivetykkelsen ved å kontinuerlig tynne ut baksiden til brikken er delt. Man kan si at DBG er en oppgradert versjon av den tidligere «blad»-kuttingsmetoden. Fordi den kan redusere påvirkningen av det andre kuttet, har DBG-metoden blitt raskt populær innen «wafer-nivåpakking».
Laserdicing
Wafer-level chip scale package (WLCSP)-prosessen bruker hovedsakelig laserskjæring. Laserskjæring kan redusere fenomener som avskalling og sprekkdannelser, og dermed oppnå bedre kvalitet på brikker, men når wafertykkelsen er mer enn 100 μm, vil produktiviteten reduseres kraftig. Derfor brukes den mest på wafere med en tykkelse på mindre enn 100 μm (relativt tynn). Laserskjæring skjærer silisium ved å påføre høyenergilaser på waferens rissrille. Når man bruker den konvensjonelle laserskjæremetoden (konvensjonell laser), må man imidlertid påføre en beskyttende film på waferoverflaten på forhånd. Fordi waferoverflaten varmes opp eller bestråles med laser, vil disse fysiske kontaktene produsere spor på waferoverflaten, og de kuttede silisiumfragmentene vil også feste seg til overflaten. Det kan sees at den tradisjonelle laserskjæremetoden også skjærer waferoverflaten direkte, og i denne forbindelse ligner den på "blad"-skjæremetoden.
Stealth Dicing (SD) er en metode der man først kutter innsiden av waferen med laserenergi, og deretter påfører eksternt trykk på tapen som er festet på baksiden for å bryte den, og dermed separere brikken. Når trykk påføres tapen på baksiden, vil waferen umiddelbart løftes oppover på grunn av strekkingen av tapen, og dermed separere brikken. Fordelene med SD i forhold til den tradisjonelle laserskjæremetoden er: for det første er det ingen silisiumrester; for det andre er snittet (Kerf: bredden på risssporet) smalt, slik at man kan få flere brikker. I tillegg vil avskallings- og sprekkdannelsesfenomenet reduseres kraftig ved bruk av SD-metoden, noe som er avgjørende for den generelle kvaliteten på skjæringen. Derfor er det svært sannsynlig at SD-metoden vil bli den mest populære teknologien i fremtiden.
Plasma-terning
Plasmaskjæring er en nylig utviklet teknologi som bruker plasmaetsing for å skjære under produksjonsprosessen (Fab). Plasmaskjæring bruker halvgassmaterialer i stedet for væsker, så miljøpåvirkningen er relativt liten. Og metoden med å skjære hele waferen samtidig er tatt i bruk, så "skjære"-hastigheten er relativt rask. Plasmametoden bruker imidlertid kjemisk reaksjonsgass som råmateriale, og etseprosessen er svært komplisert, så prosessflyten er relativt tungvint. Men sammenlignet med "bladskjæring" og laserskjæring, forårsaker ikke plasmaskjæring skade på waferoverflaten, og reduserer dermed defektraten og får flere brikker.
Nylig, siden wafertykkelsen er redusert til 30 μm, og mye kobber (Cu) eller materialer med lav dielektricitetskonstant (Low-k) brukes. Derfor, for å forhindre grader (Burr), vil plasmaskjæremetoder også bli foretrukket. Selvfølgelig er plasmaskjæreteknologien også i stadig utvikling. Jeg tror at det i nær fremtid en dag ikke vil være behov for å bruke en spesiell maske ved etsing, fordi dette er en viktig utviklingsretning for plasmaskjæring.
Etter hvert som tykkelsen på wafere kontinuerlig har blitt redusert fra 100 μm til 50 μm og deretter til 30 μm, har også skjæremetodene for å oppnå uavhengige brikker endret seg og utviklet seg fra "bryte" og "blad"-skjæring til laserskjæring og plasmaskjæring. Selv om de stadig mer modne skjæremetodene har økt produksjonskostnadene for selve skjæreprosessen, har produksjonskostnadene for en enkelt brikke vist en nedadgående trend ved å redusere uønskede fenomener som avskalling og sprekkdannelser som ofte oppstår ved halvlederbrikkeskjæring, og øke antallet brikker som oppnås per enhet wafer. Økningen i antall brikker som oppnås per enhet wafer er selvfølgelig nært knyttet til reduksjonen i bredden på dicing-gaten. Ved bruk av plasmaskjæring kan nesten 20 % flere brikker oppnås sammenlignet med bruk av "blad"-skjæremetoden, noe som også er en viktig grunn til at folk velger plasmaskjæring. Med utviklingen og endringene av wafere, brikkens utseende og emballasjemetoder, dukker det også opp ulike skjæreprosesser som waferbehandlingsteknologi og DBG.
Publisert: 10. oktober 2024