A вафляЧтобы стать настоящим полупроводниковым чипом, он должен пройти три изменения: во-первых, слиток в форме блока разрезается на пластины; во втором процессе транзисторы гравируются на лицевой стороне пластины с помощью предыдущего процесса; наконец, выполняется упаковка, то есть с помощью процесса резкивафлястановится полноценным полупроводниковым чипом. Видно, что процесс упаковки относится к бэк-энд процессу. В этом процессе пластина будет разрезана на несколько отдельных шестигранных чипов. Этот процесс получения независимых чипов называется «сингуляция», а процесс распиливания пластинчатой платы на независимые кубоиды называется «резка пластин (вырубка)». В последнее время, с улучшением интеграции полупроводников, толщинавафлистановится все тоньше и тоньше, что, конечно, значительно затрудняет процесс «разделения».
Эволюция нарезки пластин
Процессы front-end и back-end развивались посредством взаимодействия различными способами: эволюция back-end процессов может определять структуру и положение шестигранных мелких чипов, отделенных от матрицы навафля, а также структура и положение контактных площадок (электрических соединительных дорожек) на пластине; напротив, эволюция фронтальных процессов изменила процесс и методвафляистончение задней части и «нарезка кубиками» в процессе бэкэнда. Таким образом, все более сложный внешний вид упаковки будет иметь большое влияние на процесс бэкэнда. Более того, количество, процедура и тип нарезки кубиками также будут меняться соответственно в соответствии с изменением внешнего вида упаковки.
Писец Dicing
В ранние времена «разламывание» путем применения внешней силы было единственным методом нарезки, который мог разделить кубикивафляв шестигранные матрицы. Однако этот метод имеет недостатки, связанные с выкрашиванием или растрескиванием края мелкой стружки. Кроме того, поскольку заусенцы на поверхности металла не удаляются полностью, поверхность реза также очень грубая.
Для решения этой проблемы и появился метод резки «скрайбированием», то есть перед «разрывом» поверхностивафляразрезается примерно на половину глубины. «Скрайбирование», как следует из названия, относится к использованию крыльчатки для предварительного распиливания (полуотрезания) передней стороны пластины. В ранние дни большинство пластин размером менее 6 дюймов использовали этот метод резки, сначала «нарезая» между чипами, а затем «ломая».
Резка лезвием или пиление лезвием
Метод резки «Scribing» постепенно развился в метод резки (или пиления) «Blade dicing», который представляет собой метод резки с использованием лезвия два или три раза подряд. Метод резки «Blade» может компенсировать явление отслаивания мелких стружек при «разломе» после «scribing» и может защитить мелкие стружек во время процесса «singulation». Резка «Blade» отличается от предыдущей резки «dicing», то есть после резки «лезвием» происходит не «разлом», а повторное разрезание лезвием. Поэтому его также называют методом «step dicing».
Чтобы защитить пластину от внешних повреждений во время процесса резки, на пластину заранее наносится пленка, чтобы обеспечить более безопасное «отделение». Во время процесса «шлифовки задней части» пленка будет прикреплена к передней части пластины. Но, наоборот, при резке «лезвием» пленка должна быть прикреплена к задней части пластины. Во время эвтектического соединения кристаллов (соединение кристаллов, фиксация отделенных чипов на печатной плате или неподвижной раме) пленка, прикрепленная к задней части, автоматически отвалится. Из-за высокого трения во время резки деионизированная вода должна непрерывно распыляться со всех сторон. Кроме того, рабочее колесо должно быть прикреплено с алмазными частицами, чтобы ломтики можно было лучше нарезать. В это время рез (толщина лезвия: ширина канавки) должен быть равномерным и не должен превышать ширину канавки для резки.
Долгое время пиление было наиболее широко используемым традиционным методом резки. Его самым большим преимуществом является то, что он может разрезать большое количество пластин за короткое время. Однако, если скорость подачи среза значительно увеличивается, увеличивается вероятность отслоения края чиплета. Поэтому число оборотов крыльчатки должно контролироваться примерно на уровне 30 000 раз в минуту. Можно увидеть, что технология полупроводникового процесса часто является секретом, накопленным медленно через длительный период накопления, проб и ошибок (в следующем разделе, посвященном эвтектическому соединению, мы обсудим содержание о резке и DAF).
Нарезка кубиками перед измельчением (DBG): последовательность нарезки изменила метод
Когда резка лезвием выполняется на пластине диаметром 8 дюймов, нет необходимости беспокоиться о шелушении или растрескивании края чиплета. Но по мере того, как диаметр пластины увеличивается до 21 дюйма, а толщина становится чрезвычайно тонкой, явления шелушения и растрескивания начинают появляться снова. Чтобы значительно уменьшить физическое воздействие на пластину в процессе резки, метод DBG «нарезки кубиками перед шлифовкой» заменяет традиционную последовательность резки. В отличие от традиционного метода резки «лезвием», который режет непрерывно, DBG сначала выполняет резку «лезвием», а затем постепенно утончает толщину пластины, непрерывно утончая заднюю сторону, пока чип не расколется. Можно сказать, что DBG является усовершенствованной версией предыдущего метода резки «лезвием». Поскольку он может уменьшить воздействие второго разреза, метод DBG быстро популяризировался в «упаковке на уровне пластины».
Лазерная нарезка кубиками
Процесс масштабирования чипов на уровне пластины (WLCSP) в основном использует лазерную резку. Лазерная резка может уменьшить такие явления, как отслаивание и растрескивание, тем самым получая чипы лучшего качества, но когда толщина пластины составляет более 100 мкм, производительность будет значительно снижена. Поэтому она в основном используется на пластинах толщиной менее 100 мкм (относительно тонких). Лазерная резка режет кремний, прикладывая высокоэнергетический лазер к канавке скрайбирования пластины. Однако при использовании обычного метода лазерной резки (Conventional Laser) на поверхность пластины заранее должна быть нанесена защитная пленка. Поскольку нагревание или облучение поверхности пластины лазером, эти физические контакты будут создавать канавки на поверхности пластины, и разрезанные фрагменты кремния также будут прилипать к поверхности. Можно увидеть, что традиционный метод лазерной резки также напрямую режет поверхность пластины, и в этом отношении он похож на метод резки «лезвием».
Stealth Dicing (SD) — это метод, при котором сначала разрезается внутренняя часть пластины с помощью лазерной энергии, а затем к ленте, прикрепленной к задней части, прикладывается внешнее давление, чтобы разорвать ее, тем самым отделяя чип. Когда к ленте на задней части прикладывается давление, пластина мгновенно поднимается вверх из-за растяжения ленты, тем самым отделяя чип. Преимущества SD по сравнению с традиционным методом лазерной резки заключаются в следующем: во-первых, нет кремниевых остатков; во-вторых, пропил (прорезь: ширина канавки скрайбера) узкий, поэтому можно получить больше чипов. Кроме того, явление отслаивания и растрескивания будет значительно уменьшено при использовании метода SD, 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, которая использует плазменное травление для резки в процессе производства (Fab). Плазменная резка использует полугазовые материалы вместо жидкостей, поэтому воздействие на окружающую среду относительно невелико. И принят метод резки всей пластины за один раз, поэтому скорость «резки» относительно высокая. Однако плазменный метод использует химический реакционный газ в качестве сырья, а процесс травления очень сложен, поэтому его технологический процесс относительно громоздкий. Но по сравнению с резкой «лезвием» и лазерной резкой плазменная резка не вызывает повреждения поверхности пластины, тем самым снижая уровень дефектов и получая больше чипов.
В последнее время, поскольку толщина пластины была уменьшена до 30 мкм, и используется много меди (Cu) или материалов с низкой диэлектрической проницаемостью (Low-k). Поэтому, чтобы предотвратить заусенцы (Burr), методы плазменной резки также будут предпочтительны. Конечно, технология плазменной резки также постоянно развивается. Я считаю, что в ближайшем будущем, в один прекрасный день не будет необходимости надевать специальную маску при травлении, потому что это основное направление развития плазменной резки.
Поскольку толщина пластин непрерывно уменьшалась со 100 мкм до 50 мкм, а затем до 30 мкм, методы резки для получения независимых чипов также менялись и развивались от резки «ломанием» и «лезвием» до лазерной и плазменной резки. Хотя все более зрелые методы резки увеличили себестоимость самого процесса резки, с другой стороны, за счет значительного сокращения нежелательных явлений, таких как отслаивание и растрескивание, которые часто возникают при резке полупроводниковых чипов, и увеличения количества чипов, полученных на единицу пластины, себестоимость производства одного чипа показала тенденцию к снижению. Конечно, увеличение количества чипов, полученных на единицу площади пластины, тесно связано с уменьшением ширины дорожки резки. Используя плазменную резку, можно получить почти на 20% больше чипов по сравнению с использованием метода резки «лезвием», что также является основной причиной, по которой люди выбирают плазменную резку. С развитием и изменением пластин, внешнего вида чипов и методов упаковки появляются также различные процессы резки, такие как технология обработки пластин и DBG.
Время публикации: 10-10-2024