A вафляДля того чтобы стать настоящим полупроводниковым чипом, он должен пройти три этапа: во-первых, заготовка в форме блока разрезается на пластины; во-вторых, транзисторы выгравируются на лицевой стороне пластины с помощью предыдущего процесса; наконец, выполняется упаковка, то есть, посредством процесса резки,вафлястановится полноценным полупроводниковым чипом. Видно, что процесс упаковки относится к заключительному этапу производства. В этом процессе пластина разрезается на несколько отдельных шестигранных чипов. Процесс получения независимых чипов называется «разделением», а процесс распиловки пластины на независимые кубоиды называется «резкой пластины (распиловкой кристалла)». В последнее время, с улучшением интеграции полупроводников, толщинавафлиОна становилась все тоньше и тоньше, что, конечно же, значительно затрудняет процесс «разделения».
Эволюция нарезки вафель
Процессы фронтенда и бэкенда развивались благодаря взаимодействию различными способами: эволюция бэкенд-процессов может определять структуру и положение небольших гексаэдрических микросхем, отделенных от кристалла.вафляа также структуру и расположение контактных площадок (путей электрического соединения) на кремниевой пластине; напротив, развитие технологических процессов на начальном этапе изменило сам процесс и метод.вафляИстончение задней части упаковки и «вырубка» в процессе обработки на заключительном этапе. Таким образом, все более сложный внешний вид упаковки окажет значительное влияние на этот процесс. Более того, количество, процедура и тип вырубки также будут меняться в зависимости от изменения внешнего вида упаковки.
Писарь, играющий в кости
В первые годы единственным методом разделки, позволявшим разделить что-либо на части, было «разрушение» путем приложения внешней силы.вафляв шестигранные матрицы. Однако этот метод имеет недостатки, такие как сколы или растрескивание краев мелких стружок. Кроме того, поскольку заусенцы на поверхности металла не удаляются полностью, поверхность среза также получается очень шероховатой.
Для решения этой проблемы был разработан метод резки «разметкой», то есть перед «разломом» поверхности...вафляРазрезается примерно на половину глубины. «Разметка», как следует из названия, подразумевает использование лопастей для предварительной распиловки (половинной распиловки) лицевой стороны пластины. В ранние времена для большинства пластин диаметром менее 6 дюймов использовался этот метод резки: сначала «нарезка» между щепками, а затем «разламывание».
Нарезка лезвием или распиловка лезвием
Метод резки «разметкой» постепенно развился в метод резки (или распиловки) «лезвием», представляющий собой резку с помощью лезвия два или три раза подряд. Метод резки «лезвием» позволяет компенсировать явление отслаивания мелких стружек при «разбивании» после «разметки» и защищает мелкие стружки в процессе «разделения». Резка «лезвием» отличается от предыдущей резки «нарезкой», а именно тем, что после резки «лезвием» происходит не «разбиение», а повторная резка лезвием. Поэтому его также называют методом «ступенчатой резки».
Для защиты пластины от внешних повреждений в процессе резки на нее предварительно наносится пленка, что обеспечивает более безопасное «разделение». При «шлифовке с обратной стороны» пленка крепится к лицевой стороне пластины. В отличие от этого, при «лезвийной» резке пленка должна крепиться к обратной стороне пластины. Во время эвтектической сварки кристаллов (сварка кристаллов, фиксация отделенных чипов на печатной плате или рамке) пленка, прикрепленная к обратной стороне, автоматически отслаивается. Из-за высокого трения во время резки необходимо непрерывно распылять деионизированную воду со всех сторон. Кроме того, на режущую кромку следует нанести алмазные частицы для более качественной резки. При этом толщина реза (толщина лезвия: ширина канавки) должна быть равномерной и не превышать ширину режущей канавки.
Долгое время распиловка была наиболее распространенным традиционным методом резки. Ее главное преимущество заключается в возможности резки большого количества пластин за короткое время. Однако, если скорость подачи пластины значительно увеличить, возрастает вероятность отслаивания краев чиплетов. Поэтому количество оборотов импеллера следует контролировать на уровне около 30 000 раз в минуту. Как видно, технология полупроводниковых процессов часто является секретом, накопленным медленно в течение длительного периода времени путем накопления знаний и проб и ошибок (в следующем разделе, посвященном эвтектической сварке, мы обсудим содержание, касающееся резки и DAF).
Нарезка кубиками перед измельчением (DBG): изменился способ нарезки.
При резке пластин диаметром 8 дюймов с помощью лезвия нет необходимости беспокоиться о расслоении или растрескивании краев чиплетов. Но по мере увеличения диаметра пластины до 21 дюйма и чрезвычайно малой толщины, явления расслоения и растрескивания начинают возникать снова. Для значительного уменьшения физического воздействия на пластину в процессе резки, метод DBG («нарезка перед шлифованием») заменяет традиционную последовательность резки. В отличие от традиционного метода «резки лезвием», который предполагает непрерывную резку, метод DBG сначала выполняет «резку лезвием», а затем постепенно уменьшает толщину пластины, непрерывно истончая обратную сторону до тех пор, пока чип не будет разделен. Можно сказать, что DBG — это усовершенствованная версия предыдущего метода «резки лезвием». Благодаря возможности уменьшения воздействия второй резки, метод DBG быстро получил широкое распространение в «упаковке на уровне пластин».
Лазерная резка
Процесс изготовления микросхем на уровне пластины (WLCSP) в основном использует лазерную резку. Лазерная резка позволяет уменьшить такие явления, как отслаивание и растрескивание, тем самым обеспечивая получение микросхем лучшего качества, но при толщине пластины более 100 мкм производительность значительно снижается. Поэтому она в основном используется для пластин толщиной менее 100 мкм (относительно тонких). Лазерная резка разрезает кремний путем воздействия высокоэнергетического лазера на канавки на пластине. Однако при использовании традиционного метода лазерной резки необходимо предварительно нанести защитную пленку на поверхность пластины. Поскольку нагрев или облучение поверхности пластины лазером приводит к образованию канавок на поверхности пластины, фрагменты отрезанного кремния также прилипают к поверхности. Таким образом, традиционный метод лазерной резки также непосредственно разрезает поверхность пластины, и в этом отношении он похож на метод резки «лезвием».
Метод «скрытой резки» (Steath Dicing, SD) заключается в том, что сначала лазером прорезается внутренняя часть кремниевой пластины, а затем к прикрепленной к ней ленте прикладывается внешнее давление для ее разрушения, в результате чего отделяется чип. При приложении давления к ленте на обратной стороне пластина мгновенно поднимается вверх за счет растяжения ленты, что приводит к отделению чипа. Преимущества метода SD по сравнению с традиционным методом лазерной резки заключаются в следующем: во-первых, отсутствует кремниевый мусор; во-вторых, ширина пропила (Kerf: ширина канавки) невелика, что позволяет получить больше чипов. Кроме того, при использовании метода SD значительно снижается вероятность отслаивания и растрескивания, что имеет решающее значение для общего качества резки. Поэтому метод SD, скорее всего, станет самой популярной технологией в будущем.
Плазменная резка
Плазменная резка — это недавно разработанная технология, использующая плазменное травление для резки в процессе производства (Fab). При плазменной резке используются полугазообразные материалы вместо жидкостей, поэтому воздействие на окружающую среду относительно невелико. Кроме того, применяется метод одновременной резки всей пластины, поэтому скорость резки относительно высока. Однако, в качестве сырья для плазменной резки используется химический газ, а процесс травления очень сложен, поэтому его технологический процесс относительно громоздкий. Но по сравнению с лезвийной и лазерной резкой, плазменная резка не повреждает поверхность пластины, тем самым снижая процент дефектов и позволяя получать больше чипов.
В последнее время, поскольку толщина пластин уменьшилась до 30 мкм, и широко используется медь (Cu) или материалы с низкой диэлектрической проницаемостью (Low-k), для предотвращения образования заусенцев (Burr) предпочтение будет отдаваться методам плазменной резки. Конечно, технология плазменной резки также постоянно развивается. Я считаю, что в ближайшем будущем однажды отпадет необходимость в использовании специальной маски при травлении, поскольку это одно из основных направлений развития плазменной резки.
По мере непрерывного уменьшения толщины кремниевых пластин со 100 мкм до 50 мкм, а затем до 30 мкм, методы резки для получения отдельных микросхем также менялись и развивались: от «ломаной» и «лезвийной» резки до лазерной и плазменной резки. Хотя все более совершенные методы резки увеличили себестоимость самого процесса резки, с другой стороны, за счет значительного уменьшения нежелательных явлений, таких как отслаивание и растрескивание, часто встречающихся при резке полупроводниковых микросхем, и увеличения количества микросхем, получаемых с одной пластины, себестоимость производства одной микросхемы демонстрирует тенденцию к снижению. Конечно, увеличение количества микросхем, получаемых с единицы площади пластины, тесно связано с уменьшением ширины линии резки. При использовании плазменной резки можно получить почти на 20% больше микросхем по сравнению с методом «лезвийной» резки, что также является одной из основных причин выбора плазменной резки. В связи с развитием и изменением кремниевых пластин, внешнего вида чипов и методов упаковки, появляются и различные процессы резки, такие как технологии обработки пластин и DBG.
Дата публикации: 10 октября 2024 г.