A вафлямає пройти через три зміни, щоб стати справжнім напівпровідниковим чіпом: по-перше, злиток у формі блоку розрізається на пластини; у другому процесі транзистори гравіруються на передній стороні пластини за допомогою попереднього процесу; нарешті, виконується упаковка, тобто, за допомогою процесу різання,вафлястає повноцінним напівпровідниковим чіпом. Видно, що процес упаковки належить до процесу обробки. У цьому процесі пластина буде розрізана на кілька окремих чіпів у формі шестигранника. Цей процес отримання незалежних чіпів називається «сингуляцією», а процес розпилювання пластини на незалежні кубоїди називається «різанням пластини (Die Sawing)». Останнім часом, з удосконаленням інтеграції напівпровідників, товщинавафлістає все тоншим і тоншим, що, звичайно, створює багато труднощів для процесу «одинарного розпилення».
Еволюція нарізки вафель кубиками
Процеси фронтальної та серверної частин розвивалися завдяки взаємодії різними способами: еволюція серверних процесів може визначати структуру та положення невеликих чіпів у формі гексаедра, відокремлених від кристала на...вафля, а також структуру та положення контактних майданчиків (електричних шляхів з'єднання) на пластині; навпаки, еволюція процесів передньої частини змінила процес та методвафлязворотне проріджування та «нарізання кубиками» у процесі обробки упаковки. Таким чином, дедалі складніший зовнішній вигляд упаковки матиме великий вплив на процес обробки упаковки. Крім того, кількість, процедура та тип нарізання кубиками також відповідно змінюватимуться залежно від зміни зовнішнього вигляду упаковки.
Scribe Dicing
У давнину єдиним методом нарізання кубиками було «розбивання» шляхом застосування зовнішньої сили.вафляу шестигранні штампи. Однак цей метод має недоліки, такі як відколи або розтріскування краю малого сколу. Крім того, оскільки задирки на поверхні металу видаляються не повністю, поверхня різу також дуже шорстка.
Щоб вирішити цю проблему, виник метод різання «Scribing», тобто перед «розривом» поверхнявафлярозрізається приблизно на половину глибини. «Розрізання», як випливає з назви, означає використання крильчатки для попереднього розпилювання (напіврозрізання) передньої сторони пластини. Раніше більшість пластин розміром менше 6 дюймів використовували цей метод різання, спочатку «розрізаючи» між стружками, а потім «ламаючи».
Нарізання кубиками або пиляння лезом
Метод різання «надрізанням» поступово перетворився на метод різання (або пиляння) «нарізанням лезом», який являє собою метод різання лезом два або три рази поспіль. Метод різання «лезом» може компенсувати явище відшаровування дрібних стружок під час «ламання» після «надрізання», а також може захистити дрібні стружки під час процесу «одинарного розрізання». Різання «лезом» відрізняється від попереднього різання «нарізанням», тобто після різання «лезом» відбувається не «ламання», а повторне різання лезом. Тому його також називають методом «ступінчастого нарізання».
Щоб захистити пластину від зовнішніх пошкоджень під час процесу різання, на неї заздалегідь наноситься плівка для забезпечення безпечнішого «розрізання». Під час процесу «зворотного шліфування» плівка кріпиться до передньої частини пластини. Але, навпаки, під час різання «лезом» плівка повинна кріпитися до задньої частини пластини. Під час евтектичного склеювання кристалів (склеювання кристалів, фіксація розділених мікросхем на друкованій платі або нерухомій рамі) плівка, прикріплена до задньої частини, автоматично відпадає. Через високе тертя під час різання, деіонізовану воду слід безперервно розпилювати з усіх боків. Крім того, крильчатка повинна бути закріплена алмазними частинками, щоб скибочки можна було краще нарізати. При цьому розріз (товщина леза: ширина канавки) має бути рівномірним і не повинен перевищувати ширину канавки для нарізання.
Протягом тривалого часу розпилювання було найпоширенішим традиційним методом різання. Його найбільшою перевагою є те, що він може вирізати велику кількість пластин за короткий час. Однак, якщо швидкість подачі скибочки значно збільшити, ймовірність відшаровування країв чіплетів зросте. Тому кількість обертів робочого колеса повинна контролюватися приблизно на рівні 30 000 разів на хвилину. Видно, що технологія напівпровідникового процесу часто є секретом, який накопичувався повільно протягом тривалого періоду накопичення, методу спроб і помилок (у наступному розділі про евтектичне з'єднання ми обговоримо зміст про різання та DAF).
Нарізка кубиками перед подрібненням (DBG): послідовність нарізки змінила метод
Коли різання пластини діаметром 8 дюймів виконується лезом, немає потреби турбуватися про відшаровування або розтріскування країв чіплетів. Але коли діаметр пластини збільшується до 21 дюйма, а товщина стає надзвичайно тонкою, явища відшаровування та розтріскування починають з'являтися знову. Щоб значно зменшити фізичний вплив на пластину під час процесу різання, метод DBG «нарізання кубиками перед подрібненням» замінює традиційну послідовність різання. На відміну від традиційного методу різання «лезом», який ріже безперервно, DBG спочатку виконує різання «лезом», а потім поступово зменшує товщину пластини, безперервно стоншуючи задню сторону, доки чіп не розколеться. Можна сказати, що DBG є вдосконаленою версією попереднього методу різання «лезом». Оскільки він може зменшити вплив другого різання, метод DBG швидко став популярним у «корпусі на рівні пластин».
Лазерне нарізання кубиками
Процес масштабного корпусування мікросхем на рівні пластини (WLCSP) в основному використовує лазерне різання. Лазерне різання може зменшити такі явища, як відшаровування та розтріскування, тим самим отримуючи мікросхеми кращої якості, але коли товщина пластини перевищує 100 мкм, продуктивність значно знижується. Тому воно здебільшого використовується на пластинах товщиною менше 100 мкм (відносно тонких). Лазерне різання ріже кремній, застосовуючи високоенергетичний лазер до канавки надрізу пластини. Однак, при використанні звичайного методу лазерного різання (Conventional Laser) на поверхню пластини необхідно заздалегідь нанести захисну плівку. Через нагрівання або опромінення поверхні пластини лазером ці фізичні контакти створять канавки на її поверхні, а нарізані фрагменти кремнію також прилипнуть до поверхні. Видно, що традиційний метод лазерного різання також безпосередньо ріже поверхню пластини, і в цьому відношенні він схожий на метод різання «лезом».
Приховане нарізання (SD) – це метод, при якому спочатку внутрішня частина пластини розрізається лазерною енергією, а потім застосовується зовнішній тиск до стрічки, прикріпленої до зворотного боку, щоб розірвати її, тим самим відокремлюючи чіп. Коли на стрічку на зворотному боці прикладається тиск, пластина миттєво піднімається вгору завдяки розтягуванню стрічки, тим самим відокремлюючи чіп. Переваги SD над традиційним методом лазерного різання: по-перше, немає кремнієвих залишків; по-друге, пропил (ширина канавки надрізу) вузький, тому можна отримати більше чіпів. Крім того, явище відшаровування та розтріскування значно зменшується за допомогою методу SD, що має вирішальне значення для загальної якості різання. Тому метод SD, ймовірно, стане найпопулярнішою технологією в майбутньому.
Плазмове нарізання кубиками
Плазмове різання – це нещодавно розроблена технологія, яка використовує плазмове травлення для різання під час виробничого (фабричного) процесу. Плазмове різання використовує напівгазові матеріали замість рідин, тому вплив на навколишнє середовище є відносно невеликим. Крім того, використовується метод різання всієї пластини за один раз, тому швидкість «різання» є відносно високою. Однак плазмовий метод використовує хімічний реакційний газ як сировину, а процес травлення дуже складний, тому його технологічний процес є відносно громіздким. Але порівняно з різанням «лезом» та лазерним різанням, плазмове різання не пошкоджує поверхню пластини, тим самим зменшуючи рівень дефектів та отримуючи більше чіпів.
Останнім часом, оскільки товщина пластини була зменшена до 30 мкм, і використовується багато міді (Cu) або матеріалів з низькою діелектричною проникністю (Low-k), тому, щоб запобігти утворенню задирок (Burr), також буде надано перевагу методам плазмового різання. Звичайно, технологія плазмового різання також постійно розвивається. Я вважаю, що найближчим часом одного дня не буде потреби носити спеціальну маску під час травлення, оскільки це головний напрямок розвитку плазмового різання.
Оскільки товщина пластин постійно зменшується зі 100 мкм до 50 мкм, а потім до 30 мкм, методи різання для отримання незалежних чіпів також змінюються та розвиваються від «ламання» та різання «лезом» до лазерного та плазмового різання. Хоча дедалі зріліші методи різання збільшили виробничі витрати самого процесу різання, з іншого боку, завдяки значному зменшенню небажаних явищ, таких як відшаровування та розтріскування, які часто виникають при різанні напівпровідникових чіпів, та збільшенню кількості чіпів, отриманих на одиницю пластини, виробничі витрати одного чіпа демонструють тенденцію до зниження. Звичайно, збільшення кількості чіпів, отриманих на одиницю площі пластини, тісно пов'язане зі зменшенням ширини ріжучої зони. За допомогою плазмового різання можна отримати майже на 20% більше чіпів порівняно з використанням методу різання «лезом», що також є основною причиною, чому люди обирають плазмове різання. З розвитком та змінами пластин, зовнішнього вигляду чіпів та методів упаковки також з'являються різні процеси різання, такі як технологія обробки пластин та DBG.
Час публікації: 10 жовтня 2024 р.