La produzione di semiconduttori è divisa in due parti - "front-end"e "back-end". La produzione di semiconduttori back-end si riferisce ai processi di fabbricazione dopo che tutte le caratteristiche/circuiti sono stati creati sul wafer. Una combinazione di estrema accuratezza e precisione combinata con un'alta produttività, rende la tecnologia eccitante.
I servoazionamenti sono utilizzati in molti processi nella produzione di semiconduttori back end perché forniscono prestazioni e ripetibilità eccellenti; esattamente ciò che è necessario nella produzione di semiconduttori di fascia alta.
Ispezione dei wafer
L'ispezione ottica dei wafer cerca le irregolarità che possono causare malfunzionamenti nel prodotto finale. I difetti e le irregolarità sono facilmente identificabili fino a 30 nm di dimensione, con un'effettiva utilizzabilità fino a 10 nm. L'ispezione a fascio di elettroni supera i limiti dell'ispezione ottica ed è affidabile fino a una risoluzione inferiore a 3 nm. Anche se l'ispezione a fascio di elettroni trova i difetti più piccoli, ha un rendimento inferiore rispetto all'ispezione ottica. Una volta che i difetti e gli inconvenienti sono identificati, vengono mappati e riparati o evitati.
Sonda Wafer / Test Wafer
Questa è la prima volta nel processo di fabbricazione dei semiconduttori che i chip vengono testati per vedere se funzionano come progettato. I chip sono ancora sul wafer e vengono testati funzionalmente usando un apparecchio di prova con aghi che fanno contatto con i circuiti sulla superficie del chip. Le sonde inviano e misurano le risposte dei segnali dai chip. I chip che falliscono vengono riparati se possibile, altrimenti vengono scartati dopo il processo di cubettatura.
Dadi per wafer
In questo processo di produzione di semiconduttori back end, il wafer completato viene tagliato in singoli chip. I metodi automatizzati includono la segatura meccanica e il taglio laser. Il taglio meccanico è realizzato con una sega a dadi che utilizza una lama circolare per tagliare il die in dimensioni che vanno da 35 mm a 0,1 mm. L'attrezzatura per la manipolazione degli stampi viene poi utilizzata per trasferire i chip al processo di incollaggio degli stampi.
Il servomotore è ideale per il controllo della lama di taglio e per il posizionamento della sega a cubetti e del wafer.
Muore il legame
I singoli stampi sono troppo piccoli e delicati per essere gestiti da soli. Devono essere protetti e deve esserci anche un modo semplice per interfacciarsi elettricamente con il die. Il Die Bond, chiamato anche Die Attach, è il processo di fissaggio del die nudo a un substrato.
Nelle fasi successive il substrato fungerà da interfaccia tra la scala microscopica del chip e la scala macroscopica della produzione elettronica. Sarà anche il fondamento del pacchetto protettivo del chip visto sulle schede PC.
Legame a filo
Dopo il die bond, il processo di wire bond collega ogni pad sul die a un pad corrispondente sul substrato tramite un sottile filo d'oro. Questo forma la connessione elettrica tra il die di silicio all'interno del chip package e i pin all'esterno. Il processo di wire bond è usato sui classici pacchetti di chip come il dual in-line package o DIP, con il familiare rettangolo nero oblungo con i pin argentati che spuntano come zampe di insetto, così come i pacchetti PLCC con conduttori su tutti e quattro i lati.
Con così tante connessioni da fare su ogni chip, i wire-bonders si muovono alla velocità della luce per mantenere il throughput. Infatti questa è una delle nostre applicazioni a più alta larghezza di banda!
Saldatura Bump / Flip Chip
Un'alternativa moderna al wire bonding, i flip chip sono montati "al contrario". Da qui il nome "flip chip". Invece di fili collegati intorno alla periferia del chip come nel wire bonding, una serie di "dossi" sono formati sulla superficie del chip. Queste protuberanze sono poi usate come punti di connessione dal chip al pacchetto esterno. I vantaggi della tecnologia flip chip includono:
- Connessioni migliori con il chip al contrario del wire bonding dove i fili aggiungono ulteriore lunghezza, capacità e induttanza che limitano la velocità del segnale.
- Più punti di attacco disponibili poiché l'intera area del chip è disponibile invece dei soli bordi
- Produzione più veloce
- Dimensione complessiva del pacchetto più piccola
Il processo flip chip è usato per fare pacchetti di chip Ball Grid Array, chiamati anche pacchetti BGA.
Incapsulamento
Per concludere il processo di produzione dei semiconduttori, la matrice incollata e il telaio sono sigillati - o da un composto plastico modellato, o dal fissaggio di un coperchio sigillato. La matrice di silicio è ora pronta per essere usata nella produzione elettronica.
