Kostka waflowa - Wafer dicing

W kontekście wytwarzania układów scalonych , opłatek kostkowania jest procesem, w którym formy są oddzielone od płytki z półprzewodnika w wyniku obróbki płytki. Proces krojenia w kostkę może obejmować trasowanie i łamanie, piłowanie mechaniczne (zwykle za pomocą maszyny zwanej piłą do krojenia w kostkę ) lub cięcie laserowe . Wszystkie metody są zazwyczaj zautomatyzowane, aby zapewnić precyzję i dokładność. Po procesie kostkowania poszczególne chipy krzemowe są kapsułkowane w nośnikach chipów, które są następnie odpowiednie do stosowania w budowaniu urządzeń elektronicznych , takich jak komputery itp.

Podczas krojenia w kostkę wafle są zwykle montowane na taśmie do kostek, która ma lepki podkład, który utrzymuje wafel na cienkiej metalowej ramie. Taśma do kostek ma różne właściwości w zależności od zastosowania w kostkę. Taśmy utwardzane promieniowaniem UV są używane do mniejszych rozmiarów, a taśmy bez promieniowania UV do większych rozmiarów matryc. Gdy opłatek zostanie pokrojony w kostkę, kawałki pozostawione na taśmie do kostek są określane jako kostka , kostka lub wykrojniki . Każdy będzie zapakowany w odpowiednie opakowanie lub umieszczony bezpośrednio na podłożu płytki drukowanej jako „goła matryca”. Wycięte obszary, zwane ulicami , mają zazwyczaj około 75 mikrometrów (0,003 cala) szerokości. Gdy wafel zostanie pokrojony w kostkę, matryca pozostanie na taśmie do kostkowania, dopóki nie zostanie wyjęta przez sprzęt do obsługi matryc, taki jak klejarka lub sortownik matrycy , w dalszym procesie montażu elektroniki.

Rozmiar matrycy pozostawionej na taśmie może wynosić od 35 mm (bardzo duży) do 0,1 mm kwadratowy (bardzo mały). Utworzona matryca może mieć dowolny kształt generowany przez linie proste, ale zazwyczaj są one prostokątne lub kwadratowe. W niektórych przypadkach mogą to być również inne kształty, w zależności od zastosowanej metody wyodrębniania. Krajalnica laserowa z pełnym cięciem ma możliwość cięcia i rozdzielania w różnych kształtach.

Materiały pokrojone w kostkę obejmują szkło , tlenek glinu , krzem, arsenek galu (GaAs), krzem na szafirze (SoS), ceramikę i delikatne złożone półprzewodniki.

Niewidzialna kostka

Zdjęcie przekrojowe płaszczyzny cięcia po niewidocznym pokrojeniu w kostkę płytki Si o grubości 150 µm, porównaj nr ref.

Kostkowanie wafli krzemowych może być również wykonane techniką laserową, tzw. Działa jako proces dwuetapowy, w którym obszary defektów są najpierw wprowadzane do płytki poprzez skanowanie wiązki wzdłuż zamierzonych linii cięcia, a po drugie znajdująca się pod spodem membrana nośna jest rozszerzana w celu wywołania pęknięć.

Pierwszy etap prowadzi się impulsowy laser Nd: YAG , długości fali, które (1064 nm), jest dobrze przystosowana do elektronicznego pasmo wzbronione z krzemu (1,11 eV i 1117 nm), tak, że maksymalna absorpcja może być również regulowana przez skupienie optyczny . Obszary defektów o szerokości około 10 µm są wpisywane przez wielokrotne skany lasera wzdłuż zamierzonych linii kostkowania, gdzie wiązka jest skupiana na różnych głębokościach wafla. Rysunek przedstawia mikrografię optyczną płaszczyzny cięcia oddzielonego chipa o grubości 150 µm, który został poddany czterem skanom laserowym, porównaj. Najwyższe defekty są najlepiej rozwiązywane i okazuje się, że pojedynczy impuls laserowy powoduje powstanie uszkodzonego obszaru kryształu, który przypomina kształt płomienia świecy. Ten kształt jest spowodowany szybkim topnieniem i krzepnięciem napromieniowanego obszaru w ognisku wiązki laserowej, gdzie temperatura niewielkich objętości o wielkości zaledwie kilku µm 3 nagle wzrasta do około 1000 K w ciągu nanosekund i ponownie spada do temperatury otoczenia. Laser jest typowo pulsowany z częstotliwością około 100 kHz, podczas gdy płytka porusza się z prędkością około 1 m/s. Uszkodzony obszar o szerokości około 10 µm jest ostatecznie wpisany w płytkę, wzdłuż którego następuje preferencyjne pękanie pod obciążeniem mechanicznym . Pęknięcie jest wykonywane w drugim etapie i działa poprzez promieniowe rozszerzenie membrany nośnej, do której przymocowana jest płytka. Rozszczepienie rozpoczyna się na dnie i postępuje na powierzchnię, z której rozumie się, że na dnie musi być wprowadzona duża gęstość zniekształceń.

Zaletą dyskretnego procesu kostkowania jest to, że nie wymaga płynu chłodzącego . Metody suchego kostkowania nieuchronnie muszą być stosowane do wytwarzania pewnych systemów mikroelektromechanicznych ( MEMS ), w szczególności, gdy są one przeznaczone do zastosowań bioelektronicznych . Ponadto, kostkowanie typu stealth prawie nie generuje szczątków i pozwala na lepszą eksploatację powierzchni wafla ze względu na mniejsze straty na rzazie w porównaniu z piłą do wafli. Po tym etapie można przeprowadzić szlifowanie wafli, aby zmniejszyć grubość matrycy.

Kości przed mieleniem

DBG lub proces "kostki przed mieleniem" to sposób na oddzielenie kostek bez kostkowania. Oddzielenie następuje podczas etapu przerzedzania wafla. Wafle są początkowo krojone w kostkę za pomocą krajalnicy do połowy naciętej na głębokość poniżej końcowej grubości docelowej. Następnie wafel jest pocieniany do docelowej grubości, montowany na specjalnej folii samoprzylepnej, a następnie montowany na taśmie zbierającej, aby utrzymać matryce na miejscu, dopóki nie będą gotowe do etapu pakowania. Zaletą procesu DBG jest wyższa wytrzymałość matrycy. Alternatywnie można zastosować kostkowanie plazmowe, które zastępuje piłę w kostkarce wytrawianiem plazmowym DRIE .

Proces DBG wymaga tylnej taśmy do szlifowania, która ma następujące cechy: 1) duża siła przyczepności (zapobiega przenikaniu płynu szlifierskiego i pyłu z matrycy podczas szlifowania), 2) absorpcja i/lub odciążenie naprężeń ściskających i ścinających podczas szlifowania, 3) hamuje pękanie spowodowane kontaktem między matrycami, 4) siła przyczepności, którą można znacznie zmniejszyć przez napromieniowanie UV.

Zobacz też

Bibliografia