A opłatekmusi przejść przez trzy zmiany, aby stać się prawdziwym układem scalonym półprzewodnikowym: najpierw blokowy sztabka 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 chipem półprzewodnikowym. Można zauważyć, że proces pakowania należy do procesu back-end. W tym procesie wafel zostanie pocięty na kilka heksagonalnych, indywidualnych chipów. Ten proces uzyskiwania niezależnych chipów nazywa się „Singulation”, a proces cięcia płytki waflowej na niezależne prostopadłościany nazywa się „cięciem wafli (Die Sawing)”. Ostatnio, wraz z udoskonaleniem integracji półprzewodników, grubośćopłatkistawała się coraz cieńsza, co oczywiście przysparzało wielu trudności procesowi „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 metodęopłatekprzerzedzanie z tyłu i „cięcie w kostkę” w procesie back-end. Dlatego coraz bardziej wyrafinowany wygląd opakowania będzie miał duży wpływ na proces back-end. Ponadto liczba, procedura i rodzaj cięcia w kostkę również będą się odpowiednio zmieniać w zależności od zmiany w wyglądzie opakowania.
Pisarz Kostki
Na początku „łamanie” poprzez zastosowanie siły zewnętrznej było jedyną metodą krojenia w kostkę, która umożliwiała podziałopłatekdo matryc heksagonalnych. Jednakże ta metoda ma wady w postaci odpryskiwania lub pękania krawędzi małego wióra. Ponadto, ponieważ zadziory na powierzchni metalu nie są całkowicie usuwane, powierzchnia cięcia jest również bardzo szorstka.
Aby rozwiązać ten problem, powstała metoda cięcia „Scribing”, czyli przed „połamaniem” powierzchniopłatekjest cięty do około połowy głębokości. „Rysowanie”, jak sama nazwa wskazuje, odnosi się do użycia wirnika do piłowania (półcięcia) przedniej strony wafla z wyprzedzeniem. Na początku większość wafli poniżej 6 cali stosowała tę metodę cięcia, najpierw „krojąc” między chipami, a następnie „łamiąc”.
Cięcie ostrzy lub piłowanie ostrzy
Metoda cięcia „Scribing” stopniowo rozwinęła się w metodę cięcia „Blade dicing” (lub piłowania), która jest metodą cięcia przy użyciu ostrza dwa lub trzy razy z rzędu. Metoda cięcia „Blade” może zrekompensować zjawisko odpryskiwania małych wiórów podczas „łamania” po „rysowaniu” i może chronić małe wióry podczas procesu „singulacji”. Cięcie „Blade” różni się od poprzedniego cięcia „dicing”, to znaczy, że po cięciu „ostrzem” nie następuje „łamanie”, ale ponowne cięcie ostrzem. Dlatego jest również nazywane metodą „step dicing”.
Aby chronić wafel przed uszkodzeniami zewnętrznymi podczas procesu cięcia, na wafel zostanie nałożona wcześniej folia, aby zapewnić bezpieczniejsze „singling”. Podczas procesu „szlifowania wstecznego” folia zostanie przymocowana do przodu wafla. Natomiast podczas cięcia „ostrzem” folia powinna zostać przymocowana do tyłu wafla. Podczas łączenia eutektycznego (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 DI powinna być stale rozpylana ze wszystkich kierunków. Ponadto wirnik powinien zostać przymocowany cząsteczkami diamentu, aby plasterki można było lepiej pokroić. W tym momencie cięcie (grubość ostrza: szerokość rowka) musi być jednolite i nie może przekraczać szerokości rowka do krojenia.
Przez długi czas piłowanie było najpowszechniej stosowaną tradycyjną metodą cięcia. Jej największą zaletą jest to, że może ciąć dużą liczbę płytek w krótkim czasie. Jednakże, jeśli prędkość podawania plastra zostanie znacznie zwiększona, prawdopodobieństwo łuszczenia się krawędzi chipletu wzrośnie. Dlatego liczba obrotów wirnika powinna być kontrolowana na poziomie około 30 000 razy na minutę. Można zauważyć, że technologia procesu półprzewodnikowego jest często tajemnicą gromadzoną powoli przez długi okres gromadzenia i prób i błędów (w następnej sekcji na temat wiązania eutektycznego omówimy treść dotyczącą cięcia i DAF).
Krojenie przed mieleniem (DBG): kolejność krojenia zmieniła metodę
Gdy cięcie ostrzem jest wykonywane na waflu o średnicy 8 cali, nie ma potrzeby martwić się o łuszczenie się krawędzi chipletu lub pękanie. Jednak gdy średnica wafla wzrasta do 21 cali, a grubość staje się ekstremalnie cienka, zjawiska łuszczenia i pękania zaczynają pojawiać się ponownie. Aby znacznie zmniejszyć fizyczny wpływ na wafel podczas procesu cięcia, metoda DBG „krojenia w kostkę 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 zmniejszanie grubości tylnej strony, aż do rozszczepienia chipa. Można powiedzieć, że DBG jest ulepszoną wersją poprzedniej metody cięcia „ostrzem”. Ponieważ może zmniejszyć wpływ drugiego cięcia, metoda DBG została szybko spopularyzowana w „pakowaniu na poziomie wafli”.
Kostkowanie laserowe
Proces WLCSP (wafer-level chip scale package) wykorzystuje głównie cięcie laserowe. Cięcie laserowe może zmniejszyć zjawiska takie jak łuszczenie i pękanie, dzięki czemu uzyskuje się układy scalone lepszej jakości, ale gdy grubość wafla przekracza 100 μm, wydajność znacznie się zmniejszy. Dlatego jest ono najczęściej stosowane w przypadku wafli o grubości mniejszej niż 100 μm (stosunkowo cienkie). Cięcie laserowe tnie krzem poprzez zastosowanie lasera o wysokiej energii do rowka wafla. Jednak w przypadku stosowania konwencjonalnej metody cięcia laserowego (konwencjonalnego lasera) na powierzchnię wafla należy wcześniej nałożyć folię ochronną. Ponieważ nagrzewanie lub napromieniowanie powierzchni wafla laserem powoduje, że te fizyczne kontakty tworzą rowki na powierzchni wafla, a pocięte fragmenty krzemu również przylegają do powierzchni. Można zauważyć, że tradycyjna metoda cięcia laserowego również bezpośrednio tnie powierzchnię wafla i pod tym względem jest podobna do metody cięcia „ostrzem”.
Stealth Dicing (SD) to metoda polegająca na najpierw cięciu wnętrza wafla energią laserową, a następnie wywieraniu zewnętrznego nacisku na taśmę przymocowaną do tyłu, aby ją rozbić, a tym samym oddzielić chip. Gdy nacisk zostanie wywarty na taśmę z tyłu, wafel zostanie natychmiast podniesiony do góry z powodu rozciągnięcia taśmy, a tym samym oddzielenia chipa. Zalety SD w porównaniu z tradycyjną metodą cięcia laserowego to: po pierwsze, nie ma żadnych resztek krzemu; po drugie, nacięcie (nacięcie: szerokość rowka rysującego) jest wąskie, więc można uzyskać więcej chipów. Ponadto zjawisko łuszczenia i pękania zostanie znacznie ograniczone przy użyciu metody SD, co ma kluczowe znaczenie dla ogólnej jakości cięcia. Dlatego metoda SD najprawdopodobniej stanie się najpopularniejszą technologią w przyszłości.
Cięcie plazmowe
Cięcie plazmowe to niedawno opracowana technologia, która wykorzystuje trawienie plazmowe do cięcia w trakcie procesu produkcyjnego (Fab). Cięcie plazmowe wykorzystuje materiały półgazowe zamiast cieczy, więc wpływ na środowisko jest stosunkowo niewielki. Przyjęto metodę cięcia całego wafla na raz, więc prędkość „cięcia” jest stosunkowo duża. Jednak metoda plazmowa wykorzystuje gaz reakcji chemicznej jako surowiec, a proces trawienia jest bardzo skomplikowany, więc jego przepływ procesu 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, ponieważ grubość wafli została zmniejszona do 30μm, a dużo miedzi (Cu) lub materiałów o niskiej stałej dielektrycznej (Low-k) jest używanych. 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 pewnego dnia nie będzie potrzeby noszenia specjalnej maski podczas trawienia, ponieważ jest to główny kierunek rozwoju cięcia plazmowego.
Ponieważ grubość płytek była stale zmniejszana ze 100μm do 50μm, a następnie do 30μm, metody cięcia w celu uzyskania niezależnych chipów również zmieniały się i rozwijały od „łamania” i cięcia „ostrzem” do cięcia laserowego i plazmowego. Chociaż coraz bardziej dojrzałe metody cięcia zwiększyły koszt produkcji samego procesu cięcia, z drugiej strony, poprzez znaczne zmniejszenie niepożądanych zjawisk, takich jak łuszczenie i pękanie, które często występują podczas cięcia chipów półprzewodnikowych i zwiększenie liczby chipów uzyskiwanych na jednostkę płytki, koszt produkcji pojedynczego chipa wykazał tendencję spadkową. Oczywiście wzrost liczby chipów uzyskiwanych na jednostkę powierzchni płytki jest ściśle związany ze zmniejszeniem szerokości ulicy cięcia. Stosując cięcie plazmowe, można uzyskać prawie 20% więcej chipów w porównaniu z zastosowaniem metody cięcia „ostrzem”, 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 płytek i DBG.
Czas publikacji: 10-paź-2024