A oblátkamusí prejsť tromi zmenami, aby sa stal skutočným polovodičovým čipom: najprv sa blokový ingot nareže na doštičky; v druhom procese sa tranzistory gravírujú na prednú stranu doštičky predchádzajúcim procesom; nakoniec sa vykoná balenie, teda proces rezaniaoblátkastáva sa kompletným polovodičovým čipom. Je zrejmé, že proces balenia patrí do back-end procesu. V tomto procese sa doštička rozreže na niekoľko samostatných čipov v tvare šesťuholníka. Tento proces získavania nezávislých čipov sa nazýva „singulácia“ a proces pílenia dosky doštičky na nezávislé kvádre sa nazýva „rezanie doštičky (Die Sawing)“. V poslednej dobe sa so zlepšením integrácie polovodičov zvýšila hrúbka...oblátkystal sa stále tenším a tenším, čo samozrejme prináša veľa ťažkostí do procesu „singulácie“.
Vývoj krájania oblátok
Procesy na strane front-endu a back-endu sa vyvíjali prostredníctvom interakcie rôznymi spôsobmi: vývoj procesov na strane back-endu môže určiť štruktúru a polohu malých triesok v tvare šesťstenu oddelených od matrice na...oblátka, ako aj štruktúru a polohu kontaktných plošiek (elektrických spojovacích dráh) na doštičke; naopak, vývoj procesov na prednej strane zmenil proces a metóduoblátkaspätné stenčovanie a „vysekávanie kockami“ v procese spracovania na konci. Preto bude mať čoraz sofistikovanejší vzhľad balenia veľký vplyv na proces spracovania na konci. Okrem toho sa počet, postup a typ vysekávania kockami budú zodpovedajúcim spôsobom meniť v závislosti od zmeny vzhľadu balenia.
Scribe Dicing
V začiatkoch bolo „lámanie“ pôsobením vonkajšej sily jedinou metódou krájania, ktorá dokázala rozdeliťoblátkado šesťstenných razníc. Táto metóda má však nevýhodu v podobe odštiepenia alebo praskania okraja malej triesky. Okrem toho, keďže otrepy na kovovom povrchu nie sú úplne odstránené, rezaný povrch je tiež veľmi drsný.
Na vyriešenie tohto problému vznikla metóda rezania „Scribing“, teda pred „rozbitím“ povrchuoblátkasa odreže približne na polovicu hĺbky. „Rýhovanie“, ako už názov napovedá, označuje použitie obežného kolesa na vopred napílené (polovičné rezanie) prednej strany doštičky. V počiatkoch sa väčšina doštičiek s hrúbkou menšou ako 6 palcov používala na túto metódu rezania, pričom sa najprv „prerezalo“ medzi trieskami a potom sa „lámalo“.
Rezanie čepeľou na kocky alebo pílenie čepeľou
Metóda rezania „ryhovaním“ sa postupne vyvinula na metódu rezania (alebo pílenia) „čepeľou s kockami“, čo je metóda rezania pomocou čepele dvakrát alebo trikrát za sebou. Metóda rezania „čepeľou“ dokáže vyrovnať jav odlupovania malých triesok pri „lámaní“ po „ryhovaní“ a chrániť malé triesky počas procesu „jednotenia“. Rezanie „čepeľou“ sa líši od predchádzajúceho rezania „kockovaním“, to znamená, že po rezaní „čepeľou“ sa nejedná o „lámanie“, ale o opätovné rezanie čepeľou. Preto sa nazýva aj metóda „krokového ryhovania“.
Aby sa doštička chránila pred vonkajším poškodením počas procesu rezania, na doštičku sa vopred nanesie fólia, ktorá zabezpečí bezpečnejšie „oddeľovanie“. Počas procesu „spätného brúsenia“ sa fólia pripevní na prednú stranu doštičky. Naopak, pri rezaní „čepeľou“ by sa fólia mala pripevniť na zadnú stranu doštičky. Počas eutektického spájania matrice (spájanie matrice, upevňovanie oddelených čipov na dosku plošných spojov alebo pevný rám) sa fólia pripevnená na zadnú stranu automaticky odstráni. Vzhľadom na vysoké trenie počas rezania by sa mala deionizovaná voda striekať nepretržite zo všetkých smerov. Okrem toho by sa na obežné koleso mali naniesť diamantové častice, aby sa plátky lepšie krájali. V tomto okamihu musí byť rez (hrúbka čepele: šírka drážky) rovnomerný a nesmie presiahnuť šírku drážky na kocky.
Pílenie bolo dlho najpoužívanejšou tradičnou metódou rezania. Jeho najväčšou výhodou je, že dokáže narezať veľké množstvo doštičiek v krátkom čase. Ak sa však rýchlosť podávania plátku výrazne zvýši, zvýši sa aj možnosť odlupovania hrán čipov. Preto by sa mal počet otáčok obežného kolesa regulovať na približne 30 000-krát za minútu. Je zrejmé, že technológia polovodičového procesu je často tajomstvom, ktoré sa pomaly hromadilo dlhým obdobím pokusov a omylov (v ďalšej časti o eutektickom spájaní sa budeme venovať obsahu o rezaní a DAF).
Krájanie pred mletím (DBG): postupnosť rezania zmenila metódu
Keď sa rezanie čepeľou vykonáva na doštičke s priemerom 8 palcov (20 cm), nie je potrebné sa obávať odlupovania alebo praskania okrajov čipov. Ale ako sa priemer doštičky zväčší na 21 palcov (53 cm) a hrúbka sa stane extrémne tenkou, opäť sa začnú objavovať javy odlupovania a praskania. Aby sa výrazne znížil fyzický vplyv na doštičku počas procesu rezania, metóda DBG „krájanie pred mletím“ nahrádza tradičnú postupnosť rezania. Na rozdiel od tradičnej metódy rezania „čepeľou“, ktorá reže kontinuálne, DBG najprv vykoná rez „čepeľou“ a potom postupne stenčuje hrúbku doštičky plynulým stenčovaním zadnej strany, až kým sa čip nerozdelí. Dá sa povedať, že DBG je vylepšenou verziou predchádzajúcej metódy rezania „čepeľou“. Pretože dokáže znížiť vplyv druhého rezu, metóda DBG sa rýchlo spopularizovala v „balení na úrovni doštičiek“.
Laserové krájanie kockami
Proces balenia čipov na úrovni doštičiek (WLCSP) využíva hlavne laserové rezanie. Laserové rezanie môže znížiť javy, ako je odlupovanie a praskanie, čím sa získajú čipy lepšej kvality, ale ak je hrúbka doštičky väčšia ako 100 μm, produktivita sa výrazne zníži. Preto sa väčšinou používa na doštičkách s hrúbkou menšou ako 100 μm (relatívne tenké). Laserové rezanie reže kremík aplikovaním vysokoenergetického laseru na drážku doštičky. Pri použití konvenčnej metódy laserového rezania (Conventional Laser) sa však musí na povrch doštičky vopred naniesť ochranná fólia. V dôsledku zahrievania alebo ožiarenia povrchu doštičky laserom tieto fyzické kontakty vytvoria na povrchu doštičky drážky a narezané úlomky kremíka sa tiež prilepia k povrchu. Je zrejmé, že tradičná metóda laserového rezania tiež priamo reže povrch doštičky, a v tomto ohľade je podobná metóde rezania „čepeľou“.
Stealth Dicing (SD) je metóda, pri ktorej sa najprv laserovou energiou vyreže vnútro doštičky a potom sa na pásku pripevnenú na zadnej strane vyvíja vonkajší tlak, aby sa prelomila, čím sa oddelí čip. Keď sa na pásku na zadnej strane vyvíja tlak, doštička sa v dôsledku natiahnutia pásky okamžite zdvihne nahor, čím sa oddelí čip. Výhody SD oproti tradičnej metóde laserového rezania sú: po prvé, nedochádza k žiadnym zvyškom kremíka; po druhé, šírka reznej drážky (Kerf: šírka drážky) je úzka, takže je možné získať viac čipov. Okrem toho sa pri použití metódy SD výrazne zníži jav odlupovania a praskania, čo je kľúčové pre celkovú kvalitu rezania. Preto je veľmi pravdepodobné, že metóda SD sa v budúcnosti stane najpopulárnejšou technológiou.
Plazmové krájanie na kocky
Plazmové rezanie je nedávno vyvinutá technológia, ktorá využíva plazmové leptanie na rezanie počas výrobného procesu (Fab). Plazmové rezanie používa poloplynné materiály namiesto kvapalín, takže vplyv na životné prostredie je relatívne malý. Použitá metóda rezania celého waferu naraz umožňuje relatívne vysokú rýchlosť „rezania“. Plazmová metóda však používa ako surovinu chemický reakčný plyn a proces leptania je veľmi komplikovaný, takže jeho postup je relatívne ťažkopádny. V porovnaní s rezaním „čepeľou“ a laserovým rezaním však plazmové rezanie nepoškodzuje povrch waferu, čím sa znižuje miera chybovosti a dosahuje sa viac triesok.
V poslednej dobe, keďže sa hrúbka doštičky znížila na 30 μm a používa sa veľa medi (Cu) alebo materiálov s nízkou dielektrickou konštantou (Low-k), sa preto, aby sa predišlo otrepom (Burr), uprednostňujú aj metódy plazmového rezania. Samozrejme, technológia plazmového rezania sa tiež neustále vyvíja. Verím, že v blízkej budúcnosti jedného dňa nebude potrebné nosiť špeciálnu masku pri leptaní, pretože to je hlavný smer vývoja plazmového rezania.
Keďže hrúbka doštičiek sa neustále znižovala zo 100 μm na 50 μm a potom na 30 μm, menili a vyvíjali sa aj metódy rezania na získanie samostatných čipov, od „lámania“ a rezania „čepeľou“ až po rezanie laserom a plazmové rezanie. Hoci čoraz vyspelejšie metódy rezania zvýšili výrobné náklady samotného procesu rezania, na druhej strane, výrazným znížením nežiaducich javov, ako je odlupovanie a praskanie, ktoré sa často vyskytujú pri rezaní polovodičových čipov, a zvýšením počtu čipov získaných na jednotku doštičky, výrobné náklady na jeden čip vykazujú klesajúci trend. Samozrejme, nárast počtu čipov získaných na jednotku plochy doštičky úzko súvisí so zmenšením šírky reznej plochy. Pomocou plazmového rezania je možné získať takmer o 20 % viac čipov v porovnaní s použitím metódy rezania „čepeľou“, čo je tiež hlavný dôvod, prečo si ľudia vyberajú plazmové rezanie. S vývojom a zmenami doštičiek, vzhľadu čipov a metód balenia sa objavujú aj rôzne procesy rezania, ako je technológia spracovania doštičiek a DBG.
Čas uverejnenia: 10. októbra 2024