A oblatimora prestati tri spremembe, da postane pravi polprevodniški čip: najprej se blokovni ingot razreže na rezine; v drugem postopku se tranzistorji s prejšnjim postopkom gravirajo na sprednjo stran rezine; nazadnje se izvede pakiranje, torej s postopkom rezanjaoblatipostane popoln polprevodniški čip. Vidimo lahko, da postopek pakiranja spada v zaledni postopek. Pri tem postopku se rezina razreže na več posameznih čipov v obliki heksaedrov. Ta postopek pridobivanja neodvisnih čipov se imenuje »singulacija«, postopek žaganja plošče rezine na neodvisne kvadre pa »rezanje rezin (Die Sawing)«. V zadnjem času se je z izboljšanjem integracije polprevodnikov debelinaoblatipostaja vse tanjši, kar seveda prinaša veliko težav pri procesu "singulacije".
Razvoj rezanja rezin
Sprednji in zadnji procesi so se razvili skozi interakcijo na različne načine: razvoj zadnjih procesov lahko določi strukturo in položaj majhnih čipov heksaedra, ločenih od matrice naoblati, kot tudi strukturo in položaj blazinic (poti električnih povezav) na rezini; nasprotno, razvoj procesov na sprednjem koncu je spremenil postopek in metodooblatiredčenje hrbtnega dela in »rezanje na kocke« v končnem procesu. Zato bo imel vse bolj dovršen videz embalaže velik vpliv na končni proces. Poleg tega se bodo število, postopek in vrsta rezanja na kocke ustrezno spreminjali glede na spremembo videza embalaže.
Scribe Dicing
V zgodnjih časih je bilo "lomljenje" z uporabo zunanje sile edina metoda rezanja na kocke, s katero je bilo mogoče razdelitioblativ šesterokotne matrice. Vendar ima ta metoda pomanjkljivost, da se rob majhnega odrezka odkruši ali razpoka. Poleg tega je rezalna površina zelo hrapava, ker se ostružki na kovinski površini ne odstranijo v celoti.
Da bi rešili to težavo, je nastala metoda rezanja »Scribing«, to je, da se pred »lomljenjem« površinaoblatise razreže na približno polovico globine. »Rezanje«, kot že ime pove, se nanaša na uporabo rotorja za predhodno žaganje (polovično rezanje) sprednje strani rezine. V zgodnjih časih je večina rezin, manjših od 6 palcev (15 cm), uporabljala to metodo rezanja, pri kateri so najprej »rezali« med odrezki in nato »lomili«.
Rezanje z rezilom ali žaganje z rezilom
Metoda rezanja »Scribing« se je postopoma razvila v metodo rezanja (ali žaganja) »Blade dicing«, ki je metoda rezanja z rezilom dva ali trikrat zapored. Metoda rezanja »Blade« lahko nadomesti pojav luščenja majhnih odrezkov pri »lomljenju« po »zarezovanju« in zaščiti majhne odrezke med postopkom »ločevanja«. Rezanje »z rezilom« se razlikuje od prejšnjega rezanja »kockanje«, kar pomeni, da po rezanju z »rezilom« ni »lomljenja«, temveč ponovno rezanje z rezilom. Zato se imenuje tudi metoda »stopenjskega rezanja«.
Da bi rezino zaščitili pred zunanjimi poškodbami med postopkom rezanja, se nanjo predhodno nanese folija, ki zagotavlja varnejše "ločevanje". Med postopkom "brušenja nazaj" se folija pritrdi na sprednjo stran rezine. Nasprotno pa se pri rezanju z "rezilom" folija pritrdi na zadnjo stran rezine. Med evtektičnim lepljenjem matrice (lepljenje matrice, pritrjevanje ločenih čipov na tiskano vezje ali fiksni okvir) se folija, pritrjena na zadnjo stran, samodejno odstrani. Zaradi visokega trenja med rezanjem je treba deionizirano vodo neprekinjeno pršiti iz vseh smeri. Poleg tega je treba rotor opremiti z diamantnimi delci, da se rezine bolje režejo. V tem primeru mora biti rez (debelina rezila: širina utora) enakomeren in ne sme presegati širine utora za rezanje.
Žaganje je že dolgo najbolj razširjena tradicionalna metoda rezanja. Njegova največja prednost je, da lahko v kratkem času izreže veliko število rezin. Če pa se hitrost podajanja rezine močno poveča, se poveča možnost luščenja robov čipov. Zato je treba število vrtljajev rotorja nadzorovati na približno 30.000-krat na minuto. Vidimo lahko, da je tehnologija polprevodniškega procesa pogosto skrivnost, ki se je počasi nabirala skozi dolgo obdobje kopičenja ter poskusov in napak (v naslednjem razdelku o evtektični vezavi bomo obravnavali vsebino o rezanju in DAF).
Rezanje na kocke pred mletjem (DBG): zaporedje rezanja je spremenilo metodo
Pri rezanju rezine s premerom 8 palcev (20 cm) ni treba skrbeti za luščenje ali razpokanje robov čipov. Ko pa se premer rezine poveča na 21 palcev (53 cm) in debelina postane izjemno tanka, se luščenje in razpokanje ponovno začnejo pojavljati. Da bi znatno zmanjšali fizični vpliv na rezino med postopkom rezanja, metoda DBG »rezanje pred mletjem« nadomešča tradicionalno zaporedje rezanja. Za razliko od tradicionalne metode rezanja »z rezilom«, ki reže neprekinjeno, DBG najprej izvede rez »z rezilom« in nato postopoma stanjša debelino rezine z neprekinjenim tanjšanjem zadnje strani, dokler se čip ne razcepi. Lahko rečemo, da je DBG nadgrajena različica prejšnje metode rezanja »z rezilom«. Ker lahko zmanjša vpliv drugega reza, je metoda DBG hitro postala popularizirana pri »embaliranju na ravni rezin«.
Lasersko rezanje kock
Postopek pakiranja čipov na ravni rezin (WLCSP) v glavnem uporablja lasersko rezanje. Lasersko rezanje lahko zmanjša pojave, kot sta luščenje in razpokanje, s čimer se dosežejo čipi boljše kakovosti, vendar se produktivnost močno zmanjša, ko je debelina rezine večja od 100 μm. Zato se večinoma uporablja na rezinah z debelino manj kot 100 μm (relativno tanke). Lasersko rezanje reže silicij z uporabo visokoenergijskega laserja v utoru rezine. Pri uporabi običajne metode laserskega rezanja (konvencionalni laser) pa je treba na površino rezine predhodno nanesti zaščitno folijo. Zaradi segrevanja ali obsevanja površine rezine z laserjem bodo ti fizični stiki ustvarili utore na površini rezine, na katere se bodo oprijeli tudi odrezani delci silicija. Vidimo lahko, da tradicionalna metoda laserskega rezanja prav tako neposredno reže površino rezine in je v tem pogledu podobna metodi rezanja z "rezilom".
Prikrito rezanje (SD) je metoda, pri kateri se najprej z lasersko energijo reže notranjost rezine, nato pa se na trak, pritrjen na hrbtni strani, z zunanjim pritiskom prelomi in s tem loči čip. Ko se na trak na hrbtni strani pritisne, se rezina zaradi raztezanja traku takoj dvigne navzgor, s čimer se čip loči. Prednosti SD pred tradicionalno metodo laserskega rezanja so: prvič, ni silicijevih ostankov; drugič, reža (Kerf: širina utora za rezanje) je ozka, zato je mogoče dobiti več čipov. Poleg tega se z metodo SD močno zmanjša pojav luščenja in razpok, kar je ključnega pomena za splošno kakovost rezanja. Zato bo metoda SD v prihodnosti zelo verjetno postala najbolj priljubljena tehnologija.
Plazemsko rezanje na kocke
Plazemsko rezanje je nedavno razvita tehnologija, ki med proizvodnim procesom (Fab) uporablja plazemsko jedkanje za rezanje. Plazemsko rezanje uporablja polplinske materiale namesto tekočin, zato je vpliv na okolje relativno majhen. Uporabljena je metoda rezanja celotne rezine naenkrat, zato je hitrost "rezanja" relativno visoka. Vendar pa plazemska metoda uporablja plin za kemično reakcijo kot surovino, postopek jedkanja pa je zelo zapleten, zato je njegov potek dela relativno okoren. V primerjavi z rezanjem z "rezilom" in laserskim rezanjem pa plazemsko rezanje ne poškoduje površine rezine, s čimer se zmanjša stopnja napak in pridobi več čipov.
V zadnjem času, ker se je debelina rezin zmanjšala na 30 μm in se uporablja veliko bakra (Cu) ali materialov z nizko dielektrično konstanto (Low-k), bodo zato za preprečevanje ostružkov (Burr) prednost dane tudi metodam plazemskega rezanja. Seveda se tudi tehnologija plazemskega rezanja nenehno razvija. Verjamem, da v bližnji prihodnosti nekega dne ne bo treba nositi posebne maske pri jedkanju, saj je to glavna razvojna smer plazemskega rezanja.
Ker se debelina rezin nenehno zmanjšuje s 100 μm na 50 μm in nato na 30 μm, se spreminjajo in razvijajo tudi metode rezanja za pridobivanje neodvisnih čipov, od "lomljenja" in rezanja "z rezilom" do laserskega rezanja in rezanja s plazmo. Čeprav so vse bolj zrele metode rezanja povečale proizvodne stroške samega procesa rezanja, pa so po drugi strani z znatnim zmanjšanjem neželenih pojavov, kot sta luščenje in razpokanje, ki se pogosto pojavljajo pri rezanju polprevodniških čipov, in povečanjem števila čipov, pridobljenih na enoto rezine, proizvodni stroški enega samega čipa pokazali trend upadanja. Seveda je povečanje števila čipov, pridobljenih na enoto površine rezine, tesno povezano z zmanjšanjem širine rezalne ulice. Z uporabo rezanja s plazmo je mogoče dobiti skoraj 20 % več čipov v primerjavi z uporabo metode rezanja "z rezilom", kar je tudi glavni razlog, zakaj se ljudje odločajo za rezanje s plazmo. Z razvojem in spremembami rezin, videza čipov in metod pakiranja se pojavljajo tudi različni postopki rezanja, kot sta tehnologija obdelave rezin in DBG.
Čas objave: 10. oktober 2024