Отделение штампов
Отделение кристаллов , также называемое нарезкой пластин , представляет собой процесс изготовления полупроводниковых устройств, котором кристаллы отделяются от готовой пластины полупроводниковой при . [1] Отделение штампа происходит после процесса фотолитографии . Это может включать в себя разметку и разрушение, механическую распиловку (обычно с помощью машины, называемой нарезной пилой ). [2] или лазерная резка . Все методы обычно автоматизированы для обеспечения точности и аккуратности. [3] После процесса нарезки отдельные кремниевые чипы могут быть инкапсулированы в держатели чипов , которые затем пригодны для использования в создании электронных устройств, таких как компьютеры и т. д.
Во время нарезания кубиками пластины обычно крепятся на ленту для нарезки кубиками , которая имеет липкую основу, которая удерживает пластину на тонком каркасе из листового металла . Лента для нарезки кубиками имеет разные свойства в зависимости от области применения. Ленты, отверждаемые УФ-излучением, используются для матриц меньшего размера, а лента для нарезки кубиков без УФ-излучения — для штампов большего размера. В пилах для нарезки кубиков может использоваться лезвие для нарезки кубиков с алмазными частицами, вращающееся со скоростью 30 000 об/мин и охлаждаемое деионизированной водой. После того, как пластина была нарезана кубиками, кусочки, оставшиеся на ленте для нарезки кубиков, называются кубиками , кубиками или штампами . Каждый из них будет упакован в подходящую упаковку или помещен непосредственно на подложку печатной платы в виде «голого кристалла». Вырезанные области, называемые улицами , обычно имеют ширину около 75 микрометров (0,003 дюйма). После того, как пластина была нарезана кубиками, матрица остается на ленте для нарезки кубиков до тех пор, пока она не будет извлечена с помощью оборудования для обработки кристаллов, такого как устройство для склеивания кристаллов или сортировщик кристаллов , в дальнейшем в процессе сборки электроники.
В стандартном производстве полупроводников используется подход «нарезка кубиками после утонения», при котором пластины сначала утончаются, а затем нарезаются кубиками. пластина измельчается в процессе, называемом шлифовкой обратной стороны (BSG). Прежде чем нарезать кубиками, [1]
Размер матрицы, оставшейся на ленте, может варьироваться от 35 мм по стороне (очень большой) до квадрата 0,1 мм (очень маленький). Созданная матрица может иметь любую форму, образованную прямыми линиями, но обычно они имеют прямоугольную или квадратную форму. В некоторых случаях они могут иметь и другую форму в зависимости от используемого метода разделения. Полноценный лазерный станок для нарезки кубиков способен резать и разделять изделия различной формы.
В число нарезанных материалов входят стекло , оксид алюминия , кремний, арсенид галлия (GaAs), кремний на сапфире (SoS), керамика и хрупкие составные полупроводники. [ нужна ссылка ]
Скрытность игры в кости
[ редактировать ]
Нарезка кремниевых пластин также может выполняться с помощью лазерной техники, так называемого процесса скрытой нарезки кубиками. Он работает как двухэтапный процесс, в котором области дефектов сначала вводятся в пластину путем сканирования луча вдоль намеченных линий разреза, а во-вторых, лежащая под ней несущая мембрана расширяется, чтобы вызвать разрушение. [5]
На первом этапе используется импульсный Nd:YAG-лазер ) хорошо адаптирована к электронной запрещенной зоне кремния , длина волны которого (1064 нм (1,11 эВ или 1117 нм), так что максимальное поглощение вполне можно регулировать с помощью оптической фокусировки . [6] Области дефектов шириной около 10 мкм вписываются путем многократного сканирования лазером вдоль намеченных дорожек нарезки кубиками, где луч фокусируется на разной глубине пластины. [7] На рисунке представлена оптическая микрофотография плоскости скола выделенного чипа толщиной 150 мкм, подвергнутого четырем лазерным сканированиям, ср. [4] Самые верхние дефекты разрешаются лучше всего, и понятно, что одиночный лазерный импульс вызывает дефектную область кристалла, напоминающую форму пламени свечи. Такая форма обусловлена быстрым плавлением и затвердеванием облучаемой области в фокусе лазерного луча, где температура составляет всего несколько мкм. 3 В небольших объемах температура внезапно возрастает примерно до 1000 К за наносекунды и снова падает до температуры окружающей среды. [6] [7] Лазер обычно генерирует импульсы с частотой около 100 кГц, а пластина перемещается со скоростью около 1 м/с. В конечном итоге в пластину вписывается дефектная область шириной около 10 мкм, вдоль которой при механическом нагружении происходит преимущественное разрушение . Разрушение выполняется на втором этапе и происходит за счет радиального расширения несущей мембраны, к которой прикреплена пластина. Расщепление начинается внизу и продвигается к поверхности, поэтому внизу необходимо ввести высокую плотность искажений. [ нужны разъяснения ] [ нужна ссылка ]
Преимущество процесса скрытой нарезки кубиками заключается в том, что он не требует охлаждающей жидкости . Методы сухого нарезки неизбежно приходится применять для приготовления некоторых микроэлектромеханических систем ( МЭМС ), в частности, когда они предназначены для биоэлектронных приложений. [4] Кроме того, при скрытой нарезке кубиками практически не образуется мусор, и это позволяет улучшить эксплуатацию поверхности пластины за счет меньших потерь в пропиле по сравнению с распиловкой пластин. После этого этапа можно выполнить шлифование пластин, чтобы уменьшить толщину матрицы. [8]
Нарезать кубиками перед измельчением
[ редактировать ]DBG или процесс «нарезка кубиками перед измельчением» — это способ разделения матриц без нарезки кубиками. Разделение происходит на этапе утончения пластин. Первоначально пластины нарезаются кубиками с использованием полуразрезанной нарезки на глубину ниже конечной целевой толщины. Далее пластина утончается до заданной толщины и крепится на специальную клейкую пленку. [9] а затем прикрепляют к липкой ленте, чтобы удерживать штампы на месте до тех пор, пока они не будут готовы к этапу упаковки. Преимущество процесса DBG заключается в более высокой прочности штампа. [10] В качестве альтернативы можно использовать плазменную нарезку кубиками, которая заменяет пилу нарезки на плазменное травление DRIE . [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18]
Для процесса DBG требуется лента обратного шлифования, которая обладает следующими характеристиками: 1) сильная сила сцепления (предотвращает проникновение шлифовальной жидкости и пыли матрицы во время шлифования), 2) поглощение и/или снятие напряжения сжатия и напряжения сдвига во время шлифования, 3) подавляет растрескивание из-за контакта между штампами, 4) прочность сцепления, которая может быть значительно снижена за счет УФ-облучения. [19]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Лей, Вэй-Шэн; Кумар, Аджай; Яламанчили, Рао (6 апреля 2012 г.). «Технологии разделения штампов для современной упаковки: критический обзор» . Журнал вакуумной науки и технологий B, Нанотехнологии и микроэлектроника: материалы, обработка, измерения и явления . 30 (4): 040801. Бибкод : 2012JVSTB..30d0801L . дои : 10.1116/1.3700230 . ISSN 2166-2746 .
- ^ «Основные факторы распиловки пластин» . Оптокап. Архивировано из оригинала 21 мая 2013 года . Проверено 14 апреля 2013 г.
- ^ «Услуги по нарезке вафель | Услуги по шлифовке и склеиванию вафель» . www.syagrussystems.com . Проверено 20 ноября 2021 г.
- ^ Jump up to: а б с М. Биркхольц; К.-Э. Эвальд; М. Кайнак; Т. Земперович; Б. Хольц; С. Нордхофф (2010). «Разделение чрезвычайно миниатюрных медицинских датчиков с помощью ИК-лазерной резки» . Дж. Опто. Адв. Мат . 12 : 479–483.
- ^ М. Кумагай; Н. Утияма; Э. Омура; Р. Сугиура; К. Ацуми; К. Фукумицу (август 2007 г.). «Передовая технология нарезки полупроводниковых пластин — скрытая нарезка кубиками». Транзакции IEEE по производству полупроводников . 20 (3): 259–265. дои : 10.1109/TSM.2007.901849 . S2CID 6034954 .
- ^ Jump up to: а б Э. Омура; Ф. Фукуё; К. Фукумицу; Х. Морита (2006). «Механизм формирования внутреннего модифицированного слоя в кремнии с помощью наносекундного лазера». Ж. Ачиев. Мат. Производитель англ . 17 : 381–384.
- ^ Jump up to: а б М. Кумагай; Н. Утияма; Э. Омура; Р. Сугиура; К. Ацуми; К. Фукумицу (2007). «Передовая технология нарезки полупроводниковых пластин – скрытная нарезка кубиками». Транзакции IEEE по производству полупроводников . 20 (3): 259–265. дои : 10.1109/TSM.2007.901849 . S2CID 6034954 .
- ^ «Корпорация ДИСКО» .
- ^ «Корпорация ДИСКО» .
- ^ «Полупроводниковые ленты для нарезки кубиков» . Полупроводниковые ленты для нарезки кубиков . Проверено 14 апреля 2013 г.
- ^ «Плазменная нарезка | Орботех» . www.orbotech.com .
- ^ «APX300: Плазменная нарезка — Промышленные устройства и решения — Panasonic» . Industrial.panasonic.com .
- ^ «Плазменная нарезка кремния и III-V (GaAs, InP и GaN)» . САМКО Инк .
- ^ «Пример процесса плазменной резки | Скачать научную схему» .
- ^ «Plasma-Therm: Плазменная нарезка кубиками» . www.plasmatherm.com . Архивировано из оригинала 06 марта 2023 г. Проверено 26 мая 2019 г.
- ^ «Решения для плазменной резки различных материалов: от кремниевых пластин со слоями металла или смолы до сложных полупроводников» (PDF) . Проверено 19 ноября 2023 г.
- ^ «Ресурсный центр» . Плазма-Терм . 22 июня 2022 г.
- ^ «Плазменная нарезка кубиками (нарезка кубиками перед измельчением) | Орботех» . www.orbotech.com .
- ^ Продукты для процесса DBG (LINTEC) http://www.lintec-usa.com/di_dbg.cfm