A tinapay na manipiskailangang dumaan sa tatlong pagbabago upang maging isang tunay na semiconductor chip: una, ang hugis-bloke na ingot ay pinuputol upang maging mga wafer; sa pangalawang proseso, ang mga transistor ay inukit sa harap ng wafer sa pamamagitan ng nakaraang proseso; panghuli, isinasagawa ang pagbabalot, ibig sabihin, sa pamamagitan ng proseso ng pagputol, angtinapay na manipisnagiging isang kumpletong semiconductor chip. Makikita na ang proseso ng packaging ay kabilang sa back-end process. Sa prosesong ito, ang wafer ay puputulin sa ilang hexahedron individual chips. Ang prosesong ito ng pagkuha ng mga independent chips ay tinatawag na "Singulation", at ang proseso ng paglalagari ng wafer board sa mga independent cuboid ay tinatawag na "wafer cutting (Die Sawing)". Kamakailan lamang, sa pagbuti ng semiconductor integration, ang kapal ngmga waferay lalong payat nang payat, na siyempre ay nagdudulot ng maraming kahirapan sa proseso ng "pag-iisa".
Ang ebolusyon ng wafer dicing
Ang mga prosesong front-end at back-end ay umunlad sa pamamagitan ng interaksyon sa iba't ibang paraan: ang ebolusyon ng mga prosesong back-end ay maaaring matukoy ang istruktura at posisyon ng maliliit na chips na hexahedron na nakahiwalay mula sa die satinapay na manipis, pati na rin ang istruktura at posisyon ng mga pad (mga landas ng koneksyon sa kuryente) sa wafer; sa kabaligtaran, ang ebolusyon ng mga prosesong front-end ay nagpabago sa proseso at pamamaraan ngtinapay na manipispagnipis ng likod at "die dicing" sa proseso ng back-end. Samakatuwid, ang lalong sopistikadong anyo ng pakete ay magkakaroon ng malaking epekto sa proseso ng back-end. Bukod dito, ang bilang, pamamaraan at uri ng pagdicing ay magbabago rin nang naaayon ayon sa pagbabago sa anyo ng pakete.
Pagtatahi ng Iskrip
Noong mga unang panahon, ang "pagbasag" sa pamamagitan ng paglalapat ng panlabas na puwersa ang tanging paraan ng paghati na maaaring maghati satinapay na manipissa mga hexahedron die. Gayunpaman, ang pamamaraang ito ay may mga disbentaha ng pagkapira-piraso o pagbibitak ng gilid ng maliit na piraso. Bukod pa rito, dahil ang mga burr sa ibabaw ng metal ay hindi ganap na natatanggal, ang pinutol na ibabaw ay napakagaspang din.
Upang malutas ang problemang ito, umiral ang pamamaraan ng pagputol na "Scribing", ibig sabihin, bago "mabasag", ang ibabaw ngtinapay na manipisay pinuputol hanggang sa halos kalahati ng lalim. Ang "Scribing", gaya ng ipinahihiwatig ng pangalan, ay tumutukoy sa paggamit ng impeller upang lagariin (hiwain nang kalahati) ang harapang bahagi ng wafer nang maaga. Noong mga unang panahon, karamihan sa mga wafer na wala pang 6 na pulgada ay gumagamit ng ganitong paraan ng pagputol na unang "hinihiwa" sa pagitan ng mga piraso at pagkatapos ay "binabali".
Paghiwa gamit ang Talim o Paglalagari gamit ang Talim
Ang pamamaraan ng pagputol na "Scribing" ay unti-unting umunlad tungo sa pamamaraan ng pagputol (o paglalagari) na "Blade dicing", na isang pamamaraan ng pagputol gamit ang talim nang dalawa o tatlong beses nang sunud-sunod. Ang pamamaraan ng pagputol na "Blade" ay maaaring makabawi sa penomenong may maliliit na piraso na natatanggal kapag "nababasag" pagkatapos ng "scribing", at maaaring maprotektahan ang maliliit na piraso habang isinasagawa ang proseso ng "singulation". Ang pagputol na "Blade" ay naiiba sa nakaraang pagputol na "dicing", ibig sabihin, pagkatapos ng pagputol na "blade", hindi na ito "nababasag", kundi pinuputol muli gamit ang talim. Samakatuwid, tinatawag din itong pamamaraan ng "step dicing".
Upang maprotektahan ang wafer mula sa panlabas na pinsala habang nagpuputol, isang pelikula ang ilalagay sa wafer nang maaga upang matiyak ang mas ligtas na "singling". Sa proseso ng "back grinding", ang pelikula ay ikakabit sa harap ng wafer. Ngunit sa kabaligtaran, sa pagputol gamit ang "blade", ang pelikula ay dapat ikabit sa likod ng wafer. Sa panahon ng eutectic die bonding (die bonding, pag-aayos ng mga hiwalay na chips sa PCB o fixed frame), ang pelikulang nakakabit sa likod ay awtomatikong mahuhulog. Dahil sa mataas na friction habang nagpuputol, ang tubig na DI ay dapat na patuloy na i-spray mula sa lahat ng direksyon. Bukod pa rito, ang impeller ay dapat ikabit gamit ang mga particle ng diamond upang mas maayos na maputol ang mga hiwa. Sa oras na ito, ang hiwa (kapal ng blade: lapad ng uka) ay dapat na pare-pareho at hindi dapat lumagpas sa lapad ng uka ng dicing.
Sa loob ng mahabang panahon, ang paglalagari ang pinakamalawak na ginagamit na tradisyonal na paraan ng pagputol. Ang pinakamalaking bentahe nito ay maaari nitong putulin ang maraming wafer sa maikling panahon. Gayunpaman, kung ang bilis ng pagpapakain ng hiwa ay lubos na mapapabilis, ang posibilidad ng pagbabalat ng gilid ng chiplet ay tataas. Samakatuwid, ang bilang ng mga pag-ikot ng impeller ay dapat kontrolin sa humigit-kumulang 30,000 beses bawat minuto. Makikita na ang teknolohiya ng proseso ng semiconductor ay kadalasang isang sikretong unti-unting naipon sa pamamagitan ng mahabang panahon ng akumulasyon at pagsubok at pagkakamali (sa susunod na seksyon tungkol sa eutectic bonding, tatalakayin natin ang nilalaman tungkol sa pagputol at DAF).
Pagtadtad bago ang paggiling (DBG): binago ng pagkakasunod-sunod ng pagputol ang pamamaraan
Kapag ang pagputol gamit ang talim ay isinasagawa sa isang wafer na may 8-pulgadang diyametro, hindi na kailangang mag-alala tungkol sa pagbabalat o pagbibitak ng gilid ng chiplet. Ngunit habang tumataas ang diyametro ng wafer sa 21 pulgada at ang kapal ay nagiging lubhang manipis, ang mga penomeno ng pagbabalat at pagbibitak ay nagsisimulang lumitaw muli. Upang makabuluhang mabawasan ang pisikal na epekto sa wafer habang nasa proseso ng pagputol, ang pamamaraan ng DBG na "dicing before grinding" ay pumapalit sa tradisyonal na pagkakasunud-sunod ng pagputol. Hindi tulad ng tradisyonal na pamamaraan ng pagputol gamit ang "blade" na patuloy na pumuputol, ang DBG ay unang nagsasagawa ng pagputol gamit ang "blade", at pagkatapos ay unti-unting pinapanipis ang kapal ng wafer sa pamamagitan ng patuloy na pagpapanipis ng likurang bahagi hanggang sa mahati ang chip. Masasabing ang DBG ay isang na-upgrade na bersyon ng nakaraang pamamaraan ng pagputol gamit ang "blade". Dahil maaari nitong mabawasan ang epekto ng pangalawang pagputol, ang pamamaraan ng DBG ay mabilis na naging popular sa "wafer-level packaging".
Pag-dice gamit ang Laser
Ang proseso ng wafer-level chip scale package (WLCSP) ay pangunahing gumagamit ng laser cutting. Ang laser cutting ay maaaring makabawas sa mga penomena tulad ng pagbabalat at pagbibitak, sa gayon ay makakakuha ng mas mahusay na kalidad ng mga chips, ngunit kapag ang kapal ng wafer ay higit sa 100μm, ang produktibidad ay lubos na mababawasan. Samakatuwid, ito ay kadalasang ginagamit sa mga wafer na may kapal na mas mababa sa 100μm (medyo manipis). Pinuputol ng laser cutting ang silicon sa pamamagitan ng paglalapat ng high-energy laser sa scribe groove ng wafer. Gayunpaman, kapag ginagamit ang conventional laser (Conventional Laser) cutting method, isang protective film ang dapat ilapat sa ibabaw ng wafer nang maaga. Dahil sa pagpapainit o pag-iilaw sa ibabaw ng wafer gamit ang laser, ang mga pisikal na kontak na ito ay magbubunga ng mga uka sa ibabaw ng wafer, at ang mga pinutol na piraso ng silicon ay didikit din sa ibabaw. Makikita na ang tradisyonal na paraan ng laser cutting ay direktang pinuputol din ang ibabaw ng wafer, at sa bagay na ito, ito ay katulad ng paraan ng "blade" cutting.
Ang Stealth Dicing (SD) ay isang paraan ng pagputol muna sa loob ng wafer gamit ang enerhiya ng laser, at pagkatapos ay paglalapat ng panlabas na presyon sa tape na nakakabit sa likod upang mabasag ito, sa gayon ay naghihiwalay sa chip. Kapag ang presyon ay inilapat sa tape sa likod, ang wafer ay agad na itataas pataas dahil sa pag-unat ng tape, sa gayon ay naghihiwalay sa chip. Ang mga bentahe ng SD kumpara sa tradisyonal na paraan ng pagputol gamit ang laser ay: una, walang mga silicon debris; pangalawa, ang kerf (Kerf: ang lapad ng uka ng scribe) ay makitid, kaya mas maraming chips ang maaaring makuha. Bukod pa rito, ang penomenong pagbabalat at pagbibitak ay lubos na mababawasan gamit ang paraan ng SD, na mahalaga sa pangkalahatang kalidad ng pagputol. Samakatuwid, ang paraan ng SD ay malamang na maging pinakasikat na teknolohiya sa hinaharap.
Pag-dice ng Plasma
Ang plasma cutting ay isang bagong teknolohiyang gumagamit ng plasma etching upang putulin habang nasa proseso ng paggawa (Fab). Ang plasma cutting ay gumagamit ng mga semi-gas na materyales sa halip na mga likido, kaya ang epekto nito sa kapaligiran ay medyo maliit. At ang pamamaraan ng pagputol ng buong wafer nang sabay-sabay ay ginagamit, kaya ang bilis ng "pagputol" ay medyo mabilis. Gayunpaman, ang pamamaraan ng plasma ay gumagamit ng kemikal na reaksyon ng gas bilang hilaw na materyal, at ang proseso ng pag-ukit ay napakakomplikado, kaya ang daloy ng proseso nito ay medyo mahirap. Ngunit kumpara sa "blade" cutting at laser cutting, ang plasma cutting ay hindi nagdudulot ng pinsala sa ibabaw ng wafer, sa gayon ay binabawasan ang rate ng depekto at nakakakuha ng mas maraming chips.
Kamakailan lamang, dahil ang kapal ng wafer ay nabawasan sa 30μm, at maraming tanso (Cu) o mga materyales na may mababang dielectric constant (Low-k) ang ginagamit. Samakatuwid, upang maiwasan ang mga burr (Burr), ang mga pamamaraan ng plasma cutting ay papaboran din. Siyempre, ang teknolohiya ng plasma cutting ay patuloy ding umuunlad. Naniniwala ako na sa malapit na hinaharap, balang araw ay hindi na kakailanganing magsuot ng espesyal na maskara kapag nag-uukit, dahil ito ang isang pangunahing direksyon ng pag-unlad ng plasma cutting.
Dahil ang kapal ng mga wafer ay patuloy na nabawasan mula 100μm hanggang 50μm at pagkatapos ay sa 30μm, ang mga pamamaraan ng pagputol para sa pagkuha ng mga independent chip ay nagbabago at umuunlad din mula sa "pagkabasag" at "blade" na pagputol patungo sa laser cutting at plasma cutting. Bagama't ang patuloy na pag-unlad ng mga pamamaraan ng pagputol ay nagpataas ng gastos sa produksyon ng proseso ng pagputol mismo, sa kabilang banda, sa pamamagitan ng makabuluhang pagbabawas ng mga hindi kanais-nais na penomena tulad ng pagbabalat at pagbibitak na kadalasang nangyayari sa semiconductor chip cutting at pagtaas ng bilang ng mga chip na nakukuha bawat unit wafer, ang gastos sa produksyon ng isang chip ay nagpakita ng pababang trend. Siyempre, ang pagtaas ng bilang ng mga chip na nakukuha bawat unit area ng wafer ay malapit na nauugnay sa pagbawas ng lapad ng dicing street. Gamit ang plasma cutting, halos 20% mas maraming chip ang maaaring makuha kumpara sa paggamit ng "blade" na pamamaraan ng pagputol, na isa ring pangunahing dahilan kung bakit pinipili ng mga tao ang plasma cutting. Kasabay ng pag-unlad at mga pagbabago ng mga wafer, hitsura ng chip at mga pamamaraan ng packaging, umuusbong din ang iba't ibang proseso ng pagputol tulad ng teknolohiya sa pagproseso ng wafer at DBG.
Oras ng pag-post: Oktubre-10-2024