Руководство по заключительному этапу производства полупроводников (Часть 1): нарезка пластин, крепление кристаллов и проволочное соединение.

Этап 1: Подготовка и нарезка вафель.

Вход готовой пластины

Процесс обработки на заключительном этапе начинается с готовых кремниевых пластин — целых дисков, содержащих от сотен до тысяч идентичных интегральных схем. На этапе обработки на заключительном этапе эти пластины проходят фотолитографию, травление, ионную имплантацию и металлизацию.

Контроль качества кремниевых пластин (предварительная нарезка)

Перед механическим разделением пластины проходят автоматизированный оптический контроль (АОИ) с использованием систем визуализации высокого разрешения. На этом этапе определяются следующие параметры:

• Дефекты на стороне фронтенда распространяются на бэкенд.

• Деформация пластины или колебания толщины

• Загрязнение, влияющее на качество нарезки кубиками.

Основное оборудование:Системы контроля качества пластин с алгоритмами распознавания образов и возможностями классификации дефектов.

Нарезка вафель (ломтикообразование)

Технология нарезки пластин позволяет разделить отдельные кристаллы с помощью прецизионных алмазных пил или систем лазерной абляции. Современные технологии нарезки включают в себя:

Параметры процесса — скорость вращения шпинделя, скорость подачи и охлаждение — напрямую влияют на качество кромок штампа и, как следствие, на его надежность.

Проверка после нарезки льда

Вторая проверка подтверждает:

• Сколы или микротрещины по краям кристалла.

• Размеры матрицы соответствуют спецификации.

• Целостность клеевого слоя (для пластин, склеенных лентой)

Этап 2: Сборка и соединение кристаллов

Крепление кристалла (склеивание кристалла)

Устройство Die attachment обеспечивает установку отдельных кристаллов на выводные рамки, ламинированные подложки или керамические корпуса с помощью следующих методов:

• Крепление кристалла с помощью эпоксидной смолы:Проводящие клеи с добавлением серебра для управления тепловыми процессами.

• Крепление эвтектического кристалла:Золото-кремниевый сплав для высоконадежных применений

• Мягкая пайка:Бессвинцовые припои для силовых устройств

Ключевые параметры контроля процесса включают толщину клеевого шва (обычно 25-50 мкм), отсутствие пустот и высокую точность позиционирования кристалла (±25 мкм).

Контроль качества штампов

Осмотр после установки подтверждает:

• Точность ориентации и вращения матрицы

• Контроль растекания клея

• Отсутствие трещин в кристалле от силы при установке.

Проволочное соединение

Технология проволочного соединения создает электрические соединения между контактными площадками кристалла и выводами корпуса с помощью сверхтонких проводов (диаметром 15-50 мкм). В настоящее время доминируют три основные технологии:

Термозвуковая шариковая сварка (TSB)

• золотая или медная проволока

• Капиллярный инструмент формирует соединения методом «шарик и стежок».

• пропускная способность 15-20 облигаций в секунду

Ультразвуковая клиновая сварка

• Алюминиевая проволока для силовых применений

• процесс при комнатной температуре

• Подходит для устройств, чувствительных к температуре.

Расширенные варианты

• Соединение медными проволоками (снижение затрат, улучшенная проводимость)

• Ленточное соединение (модемы питания с высоким током)

• Склеивание с малым шагом контактных площадок (

Проверка проволочного соединения

Системы автоматизированного контроля проволочных соединений (AWBI) проверяют:

• Точность позиционирования соединения (±3 мкм)

• Постоянство высоты проволочной петли

• Отсутствие провисания или смещения проводов

• Соответствие требованиям испытаний на сдвиг шарика и на растяжение проволоки.