O que é corte de wafer?

A bolachatem que passar por três mudanças para se tornar um verdadeiro chip semicondutor: primeiro, o lingote em forma de bloco é cortado em wafers; no segundo processo, os transistores são gravados na frente do wafer através do processo anterior; finalmente, é feito o empacotamento, ou seja, através do processo de corte, obolachatorna-se um chip semicondutor completo. Pode-se observar que o processo de encapsulamento pertence ao processo de back-end. Neste processo, o wafer será cortado em vários chips hexaedros individuais. Este processo de obtenção de chips independentes é denominado "Singulação", e o processo de serrar a placa do wafer em cuboides independentes é denominado "corte de wafer (Die Sawing)". Recentemente, com o aprimoramento da integração de semicondutores, a espessura debolachastornou-se cada vez mais fino, o que naturalmente traz muita dificuldade ao processo de “singulação”.

A evolução do corte de wafers

Os processos front-end e back-end evoluíram através da interação de várias maneiras: a evolução dos processos back-end pode determinar a estrutura e a posição dos pequenos chips hexaedro separados do dado nobolacha, bem como a estrutura e a posição dos pads (caminhos de conexão elétrica) no wafer; pelo contrário, a evolução dos processos front-end mudou o processo e o método debolachaDesbaste posterior e "corte em matriz" no processo de acabamento final. Portanto, a aparência cada vez mais sofisticada da embalagem terá um grande impacto no processo de acabamento final. Além disso, o número, o procedimento e o tipo de corte em matriz também mudarão de acordo com a mudança na aparência da embalagem.

Escriba em cubos

Nos primeiros dias, a “quebra” pela aplicação de força externa era o único método de corte que permitia dividir obolachaem matrizes hexaédricas. No entanto, esse método tem a desvantagem de lascar ou rachar a borda do pequeno cavaco. Além disso, como as rebarbas na superfície metálica não são completamente removidas, a superfície de corte também fica muito rugosa.
Para solucionar este problema surgiu o método de corte “Scribing”, ou seja, antes de “quebrar”, a superfície da peçabolachaé cortado até cerca de metade da profundidade. "Scribing", como o nome sugere, refere-se ao uso de um impulsor para serrar (cortar pela metade) a parte frontal do wafer com antecedência. Antigamente, a maioria dos wafers com menos de 15 cm usava esse método de corte, primeiro "fatiando" entre os chips e depois "quebrando".

Corte em cubos ou serragem com lâmina

O método de corte "Scribing" evoluiu gradualmente para o método de corte "Blade dicing" (ou serra), que consiste em cortar com uma lâmina duas ou três vezes consecutivas. O método de corte "Blade" pode compensar o fenômeno de pequenas lascas se desprendendo ao "quebrar" após a "riscagem" e pode proteger pequenas lascas durante o processo de "singulação". O corte "Blade" é diferente do corte "dicing" anterior, ou seja, após um corte "blade", não se "quebra", mas sim corta-se novamente com uma lâmina. Por isso, também é chamado de método de "step dicing".

Para proteger o wafer de danos externos durante o processo de corte, um filme será aplicado ao wafer com antecedência para garantir uma "seleção" mais segura. Durante o processo de "retificação traseira", o filme será fixado na parte frontal do wafer. Mas, ao contrário, no corte de "lâmina", o filme deve ser fixado na parte traseira do wafer. Durante a colagem eutética de matriz (colagem de matriz, fixação dos chips separados na placa de circuito impresso ou estrutura fixa), o filme fixado na parte traseira cairá automaticamente. Devido ao alto atrito durante o corte, a água deionizada deve ser pulverizada continuamente em todas as direções. Além disso, o impulsor deve ser fixado com partículas de diamante para que as fatias possam ser fatiadas melhor. Neste momento, o corte (espessura da lâmina: largura da ranhura) deve ser uniforme e não deve exceder a largura da ranhura de corte.
Por muito tempo, a serragem foi o método de corte tradicional mais utilizado. Sua maior vantagem é a capacidade de cortar um grande número de wafers em um curto espaço de tempo. No entanto, se a velocidade de avanço da fatia for muito aumentada, a possibilidade de descascamento da borda do chiplet aumentará. Portanto, o número de rotações do impulsor deve ser controlado em cerca de 30.000 vezes por minuto. Observa-se que a tecnologia do processo de semicondutores é frequentemente um segredo acumulado lentamente ao longo de um longo período de acumulação e tentativa e erro (na próxima seção sobre ligação eutética, discutiremos o conteúdo sobre corte e DAF).

Corte antes da moagem (DBG): a sequência de corte mudou o método

Ao cortar com lâmina em um wafer de 8 polegadas de diâmetro, não há necessidade de se preocupar com descascamento ou rachaduras nas bordas do chiplet. Mas, à medida que o diâmetro do wafer aumenta para 21 polegadas e a espessura se torna extremamente fina, fenômenos de descascamento e rachaduras começam a aparecer novamente. Para reduzir significativamente o impacto físico no wafer durante o processo de corte, o método DBG de "cortar antes de moer" substitui a sequência de corte tradicional. Ao contrário do método tradicional de corte de "lâmina", que corta continuamente, o DBG primeiro executa um corte de "lâmina" e, em seguida, afina gradualmente a espessura do wafer, afinando continuamente o lado posterior até que o chip seja dividido. Pode-se dizer que o DBG é uma versão aprimorada do método anterior de corte de "lâmina". Por poder reduzir o impacto do segundo corte, o método DBG foi rapidamente popularizado no "empacotamento em nível de wafer".

Corte a laser

O processo de pacote em escala de chip em nível de wafer (WLCSP) utiliza principalmente corte a laser. O corte a laser pode reduzir fenômenos como descascamento e rachaduras, obtendo assim chips de melhor qualidade, mas quando a espessura do wafer é maior que 100 μm, a produtividade será bastante reduzida. Portanto, é usado principalmente em wafers com espessura inferior a 100 μm (relativamente finos). O corte a laser corta o silício aplicando laser de alta energia na ranhura de marcação do wafer. No entanto, ao usar o método de corte a laser convencional (Laser Convencional), uma película protetora deve ser aplicada previamente à superfície do wafer. Como o aquecimento ou a irradiação da superfície do wafer com laser, esses contatos físicos produzirão ranhuras na superfície do wafer, e os fragmentos de silício cortados também aderem à superfície. Pode-se observar que o método tradicional de corte a laser também corta diretamente a superfície do wafer e, nesse aspecto, é semelhante ao método de corte por "lâmina".

O Stealth Dicing (SD) é um método que consiste em cortar primeiro o interior do wafer com energia laser e, em seguida, aplicar pressão externa à fita fixada na parte traseira para quebrá-la, separando assim o chip. Quando a pressão é aplicada à fita na parte traseira, o wafer é imediatamente levantado devido ao estiramento da fita, separando assim o chip. As vantagens do SD em relação ao método tradicional de corte a laser são: primeiro, não há resíduos de silício; segundo, o kerf (Kerf: a largura da ranhura de marcação) é estreito, permitindo a obtenção de mais chips. Além disso, o método SD reduz significativamente o fenômeno de descascamento e rachaduras, o que é crucial para a qualidade geral do corte. Portanto, é muito provável que o método SD se torne a tecnologia mais popular no futuro.

Corte de Plasma
O corte a plasma é uma tecnologia desenvolvida recentemente que utiliza a gravação a plasma para cortar durante o processo de fabricação (Fab). O corte a plasma utiliza materiais semi-gasosos em vez de líquidos, o que reduz o impacto ambiental. O método de corte de todo o wafer de uma só vez é adotado, o que resulta em uma velocidade de "corte" relativamente rápida. No entanto, o método a plasma utiliza gás de reação química como matéria-prima, e o processo de gravação é muito complexo, tornando o fluxo do processo relativamente trabalhoso. Comparado ao corte por "lâmina" e ao corte a laser, o corte a plasma não causa danos à superfície do wafer, reduzindo assim a taxa de defeitos e gerando mais cavacos.

Recentemente, como a espessura do wafer foi reduzida para 30 μm, uma grande quantidade de cobre (Cu) ou materiais de baixa constante dielétrica (Low-k) tem sido utilizada, métodos de corte a plasma também serão favorecidos para evitar rebarbas. É claro que a tecnologia de corte a plasma também está em constante desenvolvimento. Acredito que, em um futuro próximo, um dia não será mais necessário usar uma máscara especial durante a gravação, pois esta é uma importante direção de desenvolvimento do corte a plasma.

À medida que a espessura dos wafers foi continuamente reduzida de 100 μm para 50 μm e depois para 30 μm, os métodos de corte para obtenção de chips independentes também mudaram e se desenvolveram, desde o corte por "quebra" e "lâmina" até o corte a laser e o corte a plasma. Embora os métodos de corte cada vez mais maduros tenham aumentado o custo de produção do próprio processo de corte, por outro lado, ao reduzir significativamente os fenômenos indesejáveis, como descascamento e rachaduras, que frequentemente ocorrem no corte de chips semicondutores e ao aumentar o número de chips obtidos por unidade de wafer, o custo de produção de um único chip apresentou uma tendência de queda. É claro que o aumento no número de chips obtidos por unidade de área do wafer está intimamente relacionado à redução da largura da rua de corte. Usando o corte a plasma, quase 20% mais chips podem ser obtidos em comparação com o método de corte por "lâmina", o que também é um dos principais motivos pelos quais as pessoas escolhem o corte a plasma. Com o desenvolvimento e as mudanças dos wafers, da aparência dos chips e dos métodos de embalagem, vários processos de corte, como a tecnologia de processamento de wafers e DBG, também estão surgindo.