Die Halbleiterfertigung ist zweigeteilt - "Vorderes Ende" und "Back-End". Die Back-End-Halbleiterfertigung bezieht sich auf die Herstellungsprozesse, nachdem alle Merkmale/Schaltungen auf dem Wafer erstellt wurden. Eine Kombination aus extremer Genauigkeit und Präzision in Kombination mit hohem Durchsatz sorgt für eine aufregende Technologie.
Servoantriebe werden in vielen Prozessen in der Back-End-Halbleiterfertigung eingesetzt, da sie eine hervorragende Leistung und Wiederholbarkeit bieten; genau das, was in der High-End-Halbleiterfertigung benötigt wird.
Wafer-Inspektion
Die optische Waferinspektion sucht nach Unregelmäßigkeiten, die Fehlfunktionen im Endprodukt verursachen können. Defekte und Störungen werden bis zu einer Größe von 30 nm leicht identifiziert, mit einer effektiven Verwendbarkeit von bis zu 10 nm. Die Elektronenstrahlprüfung überwindet die Einschränkungen der optischen Prüfung und ist bis zu einer Auflösung von unter 3 nm zuverlässig. Obwohl die Elektronenstrahlprüfung die kleinsten Fehler findet, hat sie im Vergleich zur optischen Prüfung einen geringeren Durchsatz. Sobald Defekte und Störungen identifiziert sind, werden sie kartiert und entweder repariert oder vermieden.
Wafer-Sonde / Wafer-Test
Dies ist das erste Mal im Halbleiterherstellungsprozess, dass die Chips getestet werden, um zu sehen, ob sie wie entworfen funktionieren. Die Chips befinden sich noch auf dem Wafer und werden mit einer Testvorrichtung mit Nadeln, die die Schaltkreise auf der Oberfläche des Chips kontaktieren, auf Funktion getestet. Sonden senden und messen Signalantworten von den Chips. Ausgefallene Chips werden nach Möglichkeit repariert, andernfalls werden sie nach dem Dicing-Prozess verworfen.
Wafer-Dicing
In diesem Back-End-Halbleiterherstellungsprozess wird der fertige Wafer in einzelne Chips geschnitten. Automatisierte Verfahren umfassen mechanisches Sägen und Laserschneiden. Mechanisches Sägen wird mit einer Dicing-Säge durchgeführt, die eine kreisförmige Dicing-Klinge verwendet, um den Chip in Größen im Bereich von 35 mm bis 0,1 mm zu schneiden. Die Chips werden dann mit Die-Handling-Geräten dem Die-Bonding-Prozess zugeführt.
Die Servobewegung ist ideal zum Steuern des Schneidmessers sowie zum Positionieren der Dicing-Säge und des Wafers.
Die Bindung
Einzelne Chips sind zu klein und empfindlich, um alleine gehandhabt zu werden. Sie müssen geschützt werden und es muss auch eine einfache Möglichkeit geben, eine elektrische Schnittstelle mit dem Chip herzustellen. Die Bond, auch Die Attach genannt, ist der Prozess, bei dem der Bare-Die an einem Substrat befestigt wird.
In späteren Schritten fungiert das Substrat als Schnittstelle zwischen dem mikroskopischen Maßstab des Chips und dem makroskopischen Maßstab der Elektronikfertigung. Es wird auch die Grundlage des schützenden Chipgehäuses sein, das auf PC-Platinen zu sehen ist.
Drahtband
Nach dem Chipbonden verbindet der Drahtbondprozess jedes Pad auf dem Chip über einen dünnen Golddraht mit einem entsprechenden Pad auf dem Substrat. Dieser bildet die elektrische Verbindung zwischen dem Silizium-Die im Inneren des Chipgehäuses und den Pins auf der Außenseite. Das Wire-Bond-Verfahren wird bei klassischen Chipgehäusen wie dem Dual-In-Line-Gehäuse oder DIP mit dem bekannten schwarzen länglichen Rechteck mit silbernen Stiften, die wie Käferbeine herausragen, sowie bei PLCC-Gehäusen mit Leitern an allen vier Seiten verwendet.
Bei so vielen Verbindungen, die auf jedem Chip hergestellt werden müssen, bewegen sich Drahtbonder blitzschnell, um den Durchsatz aufrechtzuerhalten. Tatsächlich ist dies eine unserer Anwendungen mit der höchsten Bandbreite!
Lötbump / Flip Chip
Als moderne Alternative zum Drahtbonden werden Flip-Chips „verkehrt herum“ montiert. Daher der Name „Flip-Chip“. Anstelle von Drähten, die um den Umfang des Chips herum verbunden sind, wie beim Drahtbonden, wird eine Anordnung von "Höckern" auf der Oberfläche des Chips gebildet. Diese Bumps werden dann als Verbindungspunkte vom Chip zum Außengehäuse verwendet. Zu den Vorteilen der Flip-Chip-Technologie gehören:
- Bessere Verbindungen zum Chip im Gegensatz zum Drahtbonden, bei dem die Drähte zusätzliche Länge, Kapazität und Induktivität hinzufügen, die die Signalgeschwindigkeit begrenzen.
- Mehr Befestigungspunkte verfügbar, da die gesamte Fläche des Chips zur Verfügung steht und nicht nur die Kanten
- Schnellere Produktion
- Kleinere Gesamtpaketgröße
Das Flip-Chip-Verfahren wird verwendet, um Ball Grid Array-Chipgehäuse herzustellen, die auch als BGA-Gehäuse bezeichnet werden.
Verkapselung
Als Abschluss des Back-End-Halbleiterherstellungsprozesses werden der gebondete Chip und der Rahmen versiegelt – entweder durch eine geformte Kunststoffverbindung oder durch das Anbringen eines versiegelten Deckels. Der Siliziumchip ist nun bereit für den Einsatz in der Elektronikfertigung.
