A napolitanătrebuie să treacă prin trei schimbări pentru a deveni un cip semiconductor real: în primul rând, lingoul în formă de bloc este tăiat în napolitane; în al doilea proces, tranzistoarele sunt gravate pe partea din față a napolitanei prin procesul anterior; în final, se realizează ambalarea, adică prin procesul de tăiere,napolitanădevine un cip semiconductor complet. Se poate observa că procesul de ambalare aparține procesului back-end. În acest proces, placheta va fi tăiată în mai multe cipuri individuale hexaedrice. Acest proces de obținere a cipurilor independente se numește „Singulare”, iar procesul de tăiere a plăcii de plachetă în cuboizi independenți se numește „tăiere cu matriță”. Recent, odată cu îmbunătățirea integrării semiconductorilor, grosimeanapolitanea devenit din ce în ce mai subțire, ceea ce, bineînțeles, aduce multe dificultăți procesului de „singulare”.
Evoluția tăierii cubulețelor din napolitane
Procesele front-end și back-end au evoluat prin interacțiune în diverse moduri: evoluția proceselor back-end poate determina structura și poziția micilor așchii hexaedrice separate de matriță pe...napolitană, precum și structura și poziția plăcuțelor (căile de conectare electrică) pe plachetă; dimpotrivă, evoluția proceselor front-end a schimbat procesul și metoda denapolitanăsubțierea și „tăierea în cuburi” în procesul final. Prin urmare, aspectul din ce în ce mai sofisticat al ambalajului va avea un impact mare asupra procesului final. Mai mult, numărul, procedura și tipul de tăiere se vor schimba, de asemenea, în funcție de schimbarea aspectului ambalajului.
Scribe Dicing
La începuturi, „ruperea” prin aplicarea unei forțe externe era singura metodă de tăiere cu zaruri care putea divizanapolitanăîn matrițe hexaedrice. Cu toate acestea, această metodă are dezavantajele ciobirii sau crăpării marginii așchiei mici. În plus, deoarece bavurile de pe suprafața metalică nu sunt îndepărtate complet, suprafața tăiată este, de asemenea, foarte rugoasă.
Pentru a rezolva această problemă, a apărut metoda de tăiere „Scribing”, adică înainte de „ruperea” suprafețeinapolitanăse taie la aproximativ jumătate din adâncime. „Scribing”, așa cum sugerează și numele, se referă la utilizarea unui rotor pentru a tăia (pe jumătate) în prealabil partea frontală a plachetei. La începuturi, majoritatea plachetelor sub 6 inci foloseau această metodă de tăiere, constând mai întâi în „felierea” între așchii și apoi în „ruperea”.
Tăiere cu lamă sau tăiere cu lamă
Metoda de tăiere „cu zăbrele” s-a dezvoltat treptat în metoda de tăiere (sau tăiere cu fierăstrăul) „cu lamă”, care este o metodă de tăiere cu o lamă de două sau trei ori la rând. Metoda de tăiere „cu lamă” poate compensa fenomenul de desprindere a așchiilor mici la „ruperea” după „zgârietură” și poate proteja așchiile mici în timpul procesului de „singulare”. Tăierea „cu lamă” este diferită de tăierea anterioară cu „cuburi”, adică, după o tăiere cu „lamă”, nu se „rupe”, ci se taie din nou cu o lamă. Prin urmare, se mai numește și metoda „de tăiere în trepte”.
Pentru a proteja placheta de deteriorarea externă în timpul procesului de tăiere, se va aplica în prealabil o peliculă pe plachetă pentru a asigura o „unificare” mai sigură. În timpul procesului de „șlefuire inversă”, pelicula va fi atașată pe partea din față a plachetei. Dimpotrivă, în tăierea cu „lamă”, pelicula trebuie atașată pe partea din spate a plachetei. În timpul lipirii eutectice a matriței (lipirea matriței, fixarea cipurilor separate pe PCB sau cadrul fix), pelicula atașată pe spate va cădea automat. Datorită frecării ridicate în timpul tăierii, apa deionizată (DI) trebuie pulverizată continuu din toate direcțiile. În plus, rotorul trebuie atașat cu particule de diamant, astfel încât feliile să poată fi feliate mai bine. În acest moment, tăietura (grosimea lamei: lățimea canelurii) trebuie să fie uniformă și nu trebuie să depășească lățimea canelurii de tăiere în cuburi.
Multă vreme, tăierea cu ferăstrăul a fost cea mai utilizată metodă tradițională de tăiere. Cel mai mare avantaj al său este că poate tăia un număr mare de napolitane într-un timp scurt. Cu toate acestea, dacă viteza de alimentare a feliei este crescută considerabil, posibilitatea de decojire a marginii chiplet-ului va crește. Prin urmare, numărul de rotații ale rotorului ar trebui controlat la aproximativ 30.000 de ori pe minut. Se poate observa că tehnologia proceselor semiconductoare este adesea un secret acumulat lent printr-o lungă perioadă de acumulare și încercări și erori (în secțiunea următoare despre legăturile eutectice, vom discuta conținutul despre tăiere și DAF).
Tăierea în cuburi înainte de măcinare (DBG): secvența de tăiere a schimbat metoda
Când se efectuează tăierea cu lamă pe o napolitană cu diametrul de 8 inci, nu este nevoie să vă faceți griji cu privire la exfolierea sau crăparea marginii chiplet-ului. Dar pe măsură ce diametrul napolitanei crește la 21 inci și grosimea devine extrem de subțire, fenomenele de exfoliere și crăpare încep să apară din nou. Pentru a reduce semnificativ impactul fizic asupra napolitanei în timpul procesului de tăiere, metoda DBG de „tăiere înainte de măcinare” înlocuiește secvența tradițională de tăiere. Spre deosebire de metoda tradițională de tăiere cu „lamă” care taie continuu, DBG efectuează mai întâi o tăietură cu „lamă”, apoi subțiază treptat grosimea napolitanei prin subțierea continuă a părții din spate până când cipul este divizat. Se poate spune că DBG este o versiune îmbunătățită a metodei anterioare de tăiere cu „lamă”. Deoarece poate reduce impactul celei de-a doua tăieri, metoda DBG a fost rapid popularizată în „ambalajele la nivel de napolitană”.
Tăiere cu laser
Procesul WLCSP (wafer-level chip scale package) utilizează în principal tăierea cu laser. Tăierea cu laser poate reduce fenomene precum exfolierea și fisurarea, obținând astfel cipuri de calitate superioară, dar atunci când grosimea waferului este mai mare de 100 μm, productivitatea va fi redusă considerabil. Prin urmare, este utilizată mai ales pe wafer-uri cu o grosime mai mică de 100 μm (relativ subțire). Tăierea cu laser taie siliciul prin aplicarea unui laser de înaltă energie pe canelura trasată a wafer-ului. Cu toate acestea, atunci când se utilizează metoda convențională de tăiere cu laser (Conventional Laser), trebuie aplicată în prealabil o peliculă protectoare pe suprafața wafer-ului. Deoarece încălzirea sau iradierea suprafeței wafer-ului cu laser, aceste contacte fizice vor produce caneluri pe suprafața wafer-ului, iar fragmentele de siliciu tăiate vor adera și ele la suprafață. Se poate observa că metoda tradițională de tăiere cu laser taie direct și suprafața wafer-ului și, în acest sens, este similară cu metoda de tăiere cu „lamă”.
Tăierea Stealth Dicing (SD) este o metodă de tăiere inițială a interiorului plachetei cu energie laser, apoi de aplicare a unei presiuni externe asupra benzii atașate pe spate pentru a o rupe, separând astfel cipul. Atunci când se aplică presiune asupra benzii de pe spate, placheta va fi ridicată instantaneu în sus datorită întinderii benzii, separând astfel cipul. Avantajele SD față de metoda tradițională de tăiere cu laser sunt: în primul rând, nu există resturi de siliciu; în al doilea rând, tăietura (Kerf: lățimea canelurii de trasare) este îngustă, astfel încât se pot obține mai multe așchii. În plus, fenomenul de exfoliere și crăpare va fi redus considerabil folosind metoda SD, ceea ce este crucial pentru calitatea generală a tăierii. Prin urmare, este foarte probabil ca metoda SD să devină cea mai populară tehnologie în viitor.
Tăiere cu plasmă
Tăierea cu plasmă este o tehnologie recent dezvoltată care utilizează gravarea cu plasmă pentru tăiere în timpul procesului de fabricație (Fab). Tăierea cu plasmă utilizează materiale semi-gazoase în loc de lichide, astfel încât impactul asupra mediului este relativ mic. Și se adoptă metoda de tăiere a întregii plachete dintr-o dată, astfel încât viteza de „tăiere” este relativ rapidă. Cu toate acestea, metoda cu plasmă folosește gaz de reacție chimică ca materie primă, iar procesul de gravare este foarte complicat, astfel încât fluxul său de proces este relativ greoi. Dar, în comparație cu tăierea „cu lamă” și tăierea cu laser, tăierea cu plasmă nu provoacă daune suprafeței plachetei, reducând astfel rata de defecte și obținându-se mai multe cipuri.
Recent, deoarece grosimea plachetei a fost redusă la 30 μm, se utilizează mult cupru (Cu) sau materiale cu constantă dielectrică scăzută (Low-k). Prin urmare, pentru a preveni bavurile (Burr), se vor favoriza și metodele de tăiere cu plasmă. Desigur, tehnologia de tăiere cu plasmă este, de asemenea, în continuă dezvoltare. Cred că în viitorul apropiat, într-o zi nu va mai fi nevoie să purtați o mască specială la gravare, deoarece aceasta este o direcție majoră de dezvoltare a tăierii cu plasmă.
Pe măsură ce grosimea napolitanelor a fost redusă continuu de la 100 μm la 50 μm și apoi la 30 μm, metodele de tăiere pentru obținerea de cipuri independente s-au schimbat și s-au dezvoltat, de la tăierea „cu rupere” și „cu lamă” la tăierea cu laser și tăierea cu plasmă. Deși metodele de tăiere din ce în ce mai mature au crescut costul de producție al procesului de tăiere în sine, pe de altă parte, prin reducerea semnificativă a fenomenelor nedorite, cum ar fi exfolierea și fisurarea, care apar adesea în tăierea cipurilor semiconductoare și creșterea numărului de cipuri obținute per unitatea de napolitană, costul de producție al unui singur cip a înregistrat o tendință descendentă. Desigur, creșterea numărului de cipuri obținute per unitatea de suprafață a napolitanei este strâns legată de reducerea lățimii străzii de tăiere. Folosind tăierea cu plasmă, se pot obține cu aproape 20% mai multe cipuri în comparație cu utilizarea metodei de tăiere „cu lamă”, acesta fiind, de asemenea, un motiv major pentru care oamenii aleg tăierea cu plasmă. Odată cu dezvoltarea și schimbările napolitanelor, aspectul cipurilor și metodele de ambalare, apar și diverse procese de tăiere, cum ar fi tehnologia de procesare a napolitanelor și DBG.
Data publicării: 10 oct. 2024