A opłatekmusi przejść przez trzy zmiany, aby stać się prawdziwym układem scalonym półprzewodnikowym: najpierw blokowy sztabek jest cięty na płytki; w drugim procesie tranzystory są grawerowane na przedniej stronie płytki za pomocą poprzedniego procesu; na końcu odbywa się pakowanie, czyli poprzez proces cięciaopłatekstaje się kompletnym układem półprzewodnikowym. Widać, że proces pakowania należy do procesu back-end. W tym procesie wafel zostanie pocięty na kilka sześciennych, pojedynczych chipów. Ten proces uzyskiwania niezależnych chipów nazywa się „singulacją”, a proces cięcia płytki waflowej na niezależne prostopadłościany nazywa się „cięciem wafli (Die Sawing)”. Ostatnio, wraz z udoskonaleniem integracji półprzewodników, grubośćopłatkistaje się coraz cieńsza, co oczywiście powoduje wiele trudności w procesie „singulacji”.
Ewolucja krojenia wafli
Procesy front-end i back-end ewoluowały poprzez interakcję na różne sposoby: ewolucja procesów back-end może określać strukturę i położenie małych sześciennych chipów oddzielonych od matrycy naopłatek, a także struktura i położenie padów (ścieżek połączeń elektrycznych) na płytce; wręcz przeciwnie, ewolucja procesów front-end zmieniła proces i metodęopłatekRozrzedzanie i „kostkowanie” w procesie back-end. Dlatego coraz bardziej wyrafinowany wygląd opakowania będzie miał ogromny wpływ na proces back-end. Co więcej, liczba, procedura i rodzaj kostkowania również będą się odpowiednio zmieniać w zależności od zmiany wyglądu opakowania.
Pisarz do kostek
Na początku „łamanie” poprzez zastosowanie siły zewnętrznej było jedyną metodą podziału, która umożliwiała podziałopłatekW matrycach sześciennych. Metoda ta ma jednak wady w postaci wykruszania się lub pękania krawędzi małego wióra. Ponadto, ponieważ zadziory na powierzchni metalu nie są całkowicie usuwane, powierzchnia cięcia jest bardzo szorstka.
Aby rozwiązać ten problem, wprowadzono metodę cięcia „Scribing”, czyli cięcia przed „łamaniem” powierzchniopłatekjest cięty do około połowy głębokości. „Rysowanie”, jak sama nazwa wskazuje, polega na użyciu wirnika do przecięcia (na pół) przedniej strony wafla z wyprzedzeniem. Na początku większość wafli o średnicy poniżej 6 cali stosowała tę metodę cięcia, najpierw „przecinając” między wiórami, a następnie „łamiąc”.
Cięcie ostrzy lub piłowanie ostrzy
Metoda cięcia „rysowaniem” stopniowo rozwinęła się w metodę cięcia „kostką” (lub piłowania), polegającą na cięciu ostrzem dwa lub trzy razy z rzędu. Metoda cięcia „ostrzem” pozwala zrekompensować zjawisko odrywania się drobnych wiórów podczas „łamania” po „rysowaniu” i chroni je podczas procesu „rozdzielania”. Cięcie „ostrzem” różni się od poprzedniego cięcia „kostką” tym, że po cięciu „ostrzem” nie następuje „łamanie”, lecz ponowne cięcie ostrzem. Dlatego nazywa się ją również metodą „krokowania krok po kroku”.
Aby chronić wafel przed uszkodzeniami zewnętrznymi podczas procesu cięcia, na wafel zostanie nałożona wcześniej folia, aby zapewnić bezpieczniejsze „singling”. Podczas procesu „szlifowania wstecznego” folia będzie przymocowana do przodu wafla. Natomiast podczas cięcia „ostrzowego” folia powinna być przymocowana do tyłu wafla. Podczas łączenia eutektycznego matrycy (łączenie matryc, mocowanie oddzielonych chipów na płytce drukowanej lub stałej ramie), folia przymocowana do tyłu automatycznie odpadnie. Ze względu na duże tarcie podczas cięcia, woda dejonizowana powinna być stale spryskiwana ze wszystkich kierunków. Ponadto wirnik powinien być przymocowany cząsteczkami diamentu, aby plastry mogły być lepiej krojone. W tym momencie cięcie (grubość ostrza: szerokość rowka) musi być równomierne i nie może przekraczać szerokości rowka tnącego.
Przez długi czas piłowanie było najpowszechniej stosowaną tradycyjną metodą cięcia. Jej największą zaletą jest możliwość cięcia dużej liczby płytek w krótkim czasie. Jednakże, znaczne zwiększenie prędkości podawania warstwy zwiększa ryzyko odklejania się krawędzi chipletów. Dlatego liczba obrotów wirnika powinna być kontrolowana na poziomie około 30 000 obrotów na minutę. Widać, że technologia półprzewodników jest często tajemnicą, powoli gromadzoną przez długi okres gromadzenia i prób oraz błędów (w następnej sekcji poświęconej wiązaniu eutektycznemu omówimy informacje dotyczące cięcia i DAF).
Krojenie przed mieleniem (DBG): kolejność krojenia zmieniła metodę
Podczas cięcia ostrzami wafla o średnicy 8 cali (20,8 cm) nie ma potrzeby martwić się o łuszczenie się krawędzi chipletu lub pękanie. Jednak wraz ze wzrostem średnicy wafla do 21 cali (53,8 cm) i ekstremalnym zmniejszeniem grubości, zjawiska łuszczenia i pękania zaczynają pojawiać się ponownie. Aby znacząco zmniejszyć oddziaływanie fizyczne na wafel podczas cięcia, metoda DBG polegająca na „krojeniu na kostki przed szlifowaniem” zastępuje tradycyjną sekwencję cięcia. W przeciwieństwie do tradycyjnej metody cięcia „ostrzem”, która tnie w sposób ciągły, DBG najpierw wykonuje cięcie „ostrzem”, a następnie stopniowo zmniejsza grubość wafla poprzez ciągłe ścinanie tylnej strony, aż do pęknięcia chipa. Można powiedzieć, że DBG jest ulepszoną wersją poprzedniej metody cięcia „ostrzem”. Ponieważ pozwala ona zmniejszyć oddziaływanie drugiego cięcia, metoda DBG szybko zyskała popularność w „pakowaniu na poziomie wafla”.
Kostkowanie laserowe
Proces produkcji układów scalonych na poziomie wafla (WLCSP) wykorzystuje głównie cięcie laserowe. Cięcie laserowe może redukować zjawiska takie jak łuszczenie i pękanie, zapewniając w ten sposób lepszą jakość układów scalonych, ale gdy grubość wafla przekracza 100 μm, wydajność znacznie spada. Dlatego jest ono stosowane głównie w przypadku wafli o grubości mniejszej niż 100 μm (stosunkowo cienkich). Cięcie laserowe polega na skrawaniu krzemu poprzez zastosowanie lasera o wysokiej energii do rowka wafla. Jednak w przypadku konwencjonalnej metody cięcia laserowego (laser konwencjonalny) powierzchnia wafla musi zostać wcześniej zabezpieczona folią ochronną. Ponieważ nagrzewanie lub naświetlanie powierzchni wafla laserem powoduje powstawanie rowków na powierzchni wafla, a odcięte fragmenty krzemu również przylegają do powierzchni. Widać, że tradycyjna metoda cięcia laserowego również bezpośrednio tnie powierzchnię wafla i pod tym względem jest podobna do metody cięcia „ostrzowego”.
Stealth Dicing (SD) to metoda cięcia laserowego, polegająca na najpierw nacięciu wewnętrznej strony płytki, a następnie na przyłożeniu zewnętrznego nacisku do taśmy przymocowanej do jej tylnej strony, aby ją rozerwać i tym samym oddzielić chip. Po przyłożeniu nacisku do taśmy z tyłu, płytka natychmiast unosi się w górę z powodu rozciągnięcia taśmy, co powoduje oddzielenie chipa. Zalety SD w porównaniu z tradycyjną metodą cięcia laserowego to: po pierwsze, brak resztek krzemu; po drugie, szczelina cięcia (nacięcie: szerokość rowka rysującego) jest wąska, co pozwala uzyskać więcej chipów. Ponadto, zjawisko łuszczenia i pękania jest znacznie ograniczone dzięki metodzie SD, co ma kluczowe znaczenie dla ogólnej jakości cięcia. Dlatego metoda SD ma duże szanse na to, że stanie się najpopularniejszą technologią w przyszłości.
Krojenie plazmowe
Cięcie plazmowe to niedawno opracowana technologia wykorzystująca trawienie plazmowe do cięcia w procesie produkcyjnym (Fab). Cięcie plazmowe wykorzystuje materiały półgazowe zamiast płynnych, dzięki czemu wpływ na środowisko jest stosunkowo niewielki. Zastosowana metoda cięcia całego wafla na raz zapewnia stosunkowo dużą prędkość cięcia. Metoda plazmowa wykorzystuje jednak gaz z reakcji chemicznej jako surowiec, a proces trawienia jest bardzo skomplikowany, co sprawia, że jego przebieg jest stosunkowo uciążliwy. Jednak w porównaniu z cięciem „ostrzowym” i cięciem laserowym, cięcie plazmowe nie powoduje uszkodzeń powierzchni wafla, co zmniejsza wskaźnik defektów i pozwala uzyskać więcej chipów.
Ostatnio grubość wafli została zmniejszona do 30 μm, a do produkcji używa się głównie miedzi (Cu) lub materiałów o niskiej stałej dielektrycznej (Low-k). Dlatego, aby zapobiec powstawaniu zadziorów (Burr), preferowane będą również metody cięcia plazmowego. Oczywiście, technologia cięcia plazmowego również stale się rozwija. Wierzę, że w niedalekiej przyszłości noszenie specjalnej maski podczas trawienia stanie się zbędne, ponieważ jest to główny kierunek rozwoju cięcia plazmowego.
Ponieważ grubość płytek była stale zmniejszana ze 100 μm do 50 μm, a następnie do 30 μm, metody cięcia w celu uzyskania niezależnych chipów również zmieniały się i rozwijały od cięcia „łamanego” i „ostrzowego” do cięcia laserowego i plazmowego. Chociaż coraz bardziej dojrzałe metody cięcia zwiększyły koszty produkcji samego procesu cięcia, z drugiej strony, poprzez znaczną redukcję niepożądanych zjawisk, takich jak łuszczenie i pękanie, które często występują podczas cięcia chipów półprzewodnikowych, oraz zwiększenie liczby chipów uzyskiwanych na jednostkę płytki, koszt produkcji pojedynczego chipa wykazywał tendencję spadkową. Oczywiście, wzrost liczby chipów uzyskiwanych na jednostkę powierzchni płytki jest ściśle związany ze zmniejszeniem szerokości drogi cięcia. Używając cięcia plazmowego, można uzyskać prawie 20% więcej chipów w porównaniu z użyciem metody cięcia „ostrzowego”, co jest również głównym powodem, dla którego ludzie wybierają cięcie plazmowe. Wraz z rozwojem i zmianami wafli, wyglądu układów scalonych i metod pakowania pojawiają się również różne procesy cięcia, takie jak technologia przetwarzania wafli i DBG.
Czas publikacji: 10-10-2024