વેફર ડાઇસિંગ શું છે?

A વેફરવાસ્તવિક સેમિકન્ડક્ટર ચિપ બનવા માટે ત્રણ ફેરફારોમાંથી પસાર થવું પડે છે: પ્રથમ, બ્લોક આકારની પિંડીને વેફરમાં કાપવામાં આવે છે; બીજી પ્રક્રિયામાં, અગાઉની પ્રક્રિયા દ્વારા વેફરના આગળના ભાગમાં ટ્રાન્ઝિસ્ટર કોતરવામાં આવે છે; અંતે, પેકેજિંગ કરવામાં આવે છે, એટલે કે, કટીંગ પ્રક્રિયા દ્વારા,વેફરસંપૂર્ણ સેમિકન્ડક્ટર ચિપ બની જાય છે. તે જોઈ શકાય છે કે પેકેજિંગ પ્રક્રિયા બેક-એન્ડ પ્રક્રિયાની છે. આ પ્રક્રિયામાં, વેફરને અનેક હેક્ઝાહેડ્રોન વ્યક્તિગત ચિપ્સમાં કાપવામાં આવશે. સ્વતંત્ર ચિપ્સ મેળવવાની આ પ્રક્રિયાને "સિંગ્યુલેશન" કહેવામાં આવે છે, અને વેફર બોર્ડને સ્વતંત્ર ક્યુબોઇડ્સમાં કાપવાની પ્રક્રિયાને "વેફર કટીંગ (ડાઇ સોઇંગ)" કહેવામાં આવે છે. તાજેતરમાં, સેમિકન્ડક્ટર એકીકરણના સુધારણા સાથે, ની જાડાઈવેફર્સપાતળું અને પાતળું બની ગયું છે, જે અલબત્ત "સિંગ્યુલેશન" પ્રક્રિયામાં ઘણી મુશ્કેલી લાવે છે.

વેફર ડાઇસિંગની ઉત્ક્રાંતિ

ફ્રન્ટ-એન્ડ અને બેક-એન્ડ પ્રક્રિયાઓ વિવિધ રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા વિકસિત થઈ છે: બેક-એન્ડ પ્રક્રિયાઓની ઉત્ક્રાંતિ એ હેક્સાહેડ્રોન નાના ચિપ્સની રચના અને સ્થિતિને નિર્ધારિત કરી શકે છે.વેફર, તેમજ વેફર પર પેડ્સ (ઇલેક્ટ્રિકલ કનેક્શન પાથ) ની રચના અને સ્થિતિ; તેનાથી વિપરીત, ફ્રન્ટ-એન્ડ પ્રક્રિયાઓના ઉત્ક્રાંતિએ પ્રક્રિયા અને પદ્ધતિમાં ફેરફાર કર્યો છેવેફરબેક-એન્ડ પ્રક્રિયામાં બેક થિનિંગ અને "ડાઇસિંગ" તેથી, પેકેજના વધુને વધુ અત્યાધુનિક દેખાવ બેક-એન્ડ પ્રક્રિયા પર મોટી અસર કરશે. તદુપરાંત, પેકેજના દેખાવમાં ફેરફાર અનુસાર સંખ્યા, પ્રક્રિયા અને ડાઇસિંગનો પ્રકાર પણ તે મુજબ બદલાશે.

સ્ક્રાઈબ ડાસિંગ

શરૂઆતના દિવસોમાં, બાહ્ય બળનો ઉપયોગ કરીને "તોડવું" એ એકમાત્ર ડાઇસિંગ પદ્ધતિ હતી જે વિભાજિત કરી શકતી હતી.વેફરહેક્ઝાહેડ્રોનમાં મૃત્યુ પામે છે. જો કે, આ પદ્ધતિમાં નાની ચિપની ધારને ચીપીંગ અથવા ક્રેકીંગના ગેરફાયદા છે. વધુમાં, ધાતુની સપાટી પરના બર્ર્સ સંપૂર્ણપણે દૂર કરવામાં આવતાં નથી, તેથી કટ સપાટી પણ ખૂબ જ ખરબચડી છે.
આ સમસ્યાને ઉકેલવા માટે, "સ્ક્રાઇબિંગ" કટીંગ પદ્ધતિ અસ્તિત્વમાં આવી, એટલે કે, "તોડતા" પહેલા, સપાટીની સપાટીવેફરલગભગ અડધી ઊંડાઈ સુધી કાપવામાં આવે છે. “સ્ક્રાઈબિંગ”, જેમ કે નામ સૂચવે છે, વેફરની આગળની બાજુને અગાઉથી જોવા માટે (અડધી કાપવા માટે) ઇમ્પેલરનો ઉપયોગ કરવાનો ઉલ્લેખ કરે છે. શરૂઆતના દિવસોમાં, 6 ઇંચથી નીચેની મોટાભાગની વેફર્સ ચિપ્સ વચ્ચે પ્રથમ "સ્લાઇસિંગ" અને પછી "બ્રેકિંગ" કરવાની આ કટીંગ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરતી હતી.

બ્લેડ ડાઇસિંગ અથવા બ્લેડ સોઇંગ

"સ્ક્રાઇબિંગ" કટીંગ પદ્ધતિ ધીમે ધીમે "બ્લેડ ડાઇસિંગ" કટીંગ (અથવા સોઇંગ) પદ્ધતિમાં વિકસિત થઈ, જે એક પંક્તિમાં બે કે ત્રણ વખત બ્લેડનો ઉપયોગ કરીને કાપવાની પદ્ધતિ છે. "બ્લેડ" કટીંગ પદ્ધતિ "સ્ક્રાઇબિંગ" પછી "તોડતી" વખતે નાની ચિપ્સની છાલની ઘટના માટે બનાવી શકે છે, અને "સિંગ્યુલેશન" પ્રક્રિયા દરમિયાન નાની ચિપ્સને સુરક્ષિત કરી શકે છે. "બ્લેડ" કટીંગ અગાઉના "ડાઇસીંગ" કટીંગ કરતા અલગ છે, એટલે કે, "બ્લેડ" કટિંગ પછી, તે "તોડવું" નથી, પરંતુ બ્લેડ વડે ફરીથી કાપવું. તેથી, તેને "સ્ટેપ ડાયસિંગ" પદ્ધતિ પણ કહેવામાં આવે છે.

કટીંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન વેફરને બાહ્ય નુકસાનથી બચાવવા માટે, સુરક્ષિત "સિંગલિંગ" સુનિશ્ચિત કરવા માટે વેફર પર અગાઉથી એક ફિલ્મ લાગુ કરવામાં આવશે. "બેક ગ્રાઇન્ડીંગ" પ્રક્રિયા દરમિયાન, ફિલ્મને વેફરના આગળના ભાગ સાથે જોડવામાં આવશે. પરંતુ તેનાથી વિપરીત, "બ્લેડ" કટીંગમાં, ફિલ્મ વેફરની પાછળ જોડાયેલ હોવી જોઈએ. યુટેક્ટિક ડાઇ બોન્ડિંગ (ડાઇ બોન્ડિંગ, પીસીબી અથવા ફિક્સ્ડ ફ્રેમ પર અલગ પડેલી ચિપ્સને ફિક્સિંગ) દરમિયાન, પીઠ સાથે જોડાયેલ ફિલ્મ આપમેળે પડી જશે. કટીંગ દરમિયાન ઘર્ષણ વધુ હોવાને કારણે, DI પાણીનો સતત ચારે બાજુથી છંટકાવ કરવો જોઈએ. વધુમાં, ઇમ્પેલરને હીરાના કણો સાથે જોડવું જોઈએ જેથી સ્લાઇસેસને વધુ સારી રીતે કાપી શકાય. આ સમયે, કટ (બ્લેડની જાડાઈ: ગ્રુવની પહોળાઈ) એકસમાન હોવી જોઈએ અને ડાઇસિંગ ગ્રુવની પહોળાઈ કરતાં વધુ ન હોવી જોઈએ.
લાંબા સમયથી, કરવત સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી પરંપરાગત કટીંગ પદ્ધતિ છે. તેનો સૌથી મોટો ફાયદો એ છે કે તે ઓછા સમયમાં મોટી સંખ્યામાં વેફર કાપી શકે છે. જો કે, જો સ્લાઇસને ખવડાવવાની ઝડપ ખૂબ વધી જાય છે, તો ચિપલેટ એજ પીલીંગ થવાની સંભાવના વધી જશે. તેથી, ઇમ્પેલરના પરિભ્રમણની સંખ્યા પ્રતિ મિનિટ લગભગ 30,000 વખત નિયંત્રિત થવી જોઈએ. તે જોઈ શકાય છે કે સેમિકન્ડક્ટર પ્રક્રિયાની ટેક્નોલૉજી ઘણીવાર સંચય અને અજમાયશ અને ભૂલના લાંબા ગાળા દ્વારા ધીમે ધીમે સંચિત ગુપ્ત છે (યુટેક્ટિક બોન્ડિંગ પરના આગામી વિભાગમાં, અમે કટીંગ અને ડીએએફ વિશેની સામગ્રીની ચર્ચા કરીશું).

ગ્રાઇન્ડીંગ પહેલા ડાઇસીંગ (DBG): કટીંગ સિક્વન્સે પદ્ધતિ બદલી છે

જ્યારે બ્લેડ કટીંગ 8-ઇંચ વ્યાસની વેફર પર કરવામાં આવે છે, ત્યારે ચિપલેટની કિનારી છાલવા અથવા તોડવાની ચિંતા કરવાની જરૂર નથી. પરંતુ જેમ જેમ વેફરનો વ્યાસ 21 ઇંચ સુધી વધે છે અને જાડાઈ અત્યંત પાતળી બને છે, તેમ છાલ અને તિરાડની ઘટનાઓ ફરીથી દેખાવા લાગે છે. કટીંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન વેફર પર થતી ભૌતિક અસરને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડવા માટે, "ગ્રાઇન્ડીંગ પહેલા ડાઇસીંગ" ની DBG પદ્ધતિ પરંપરાગત કટીંગ ક્રમને બદલે છે. પરંપરાગત "બ્લેડ" કટીંગ પદ્ધતિથી વિપરીત જે સતત કાપે છે, ડીબીજી પ્રથમ "બ્લેડ" કટ કરે છે, અને પછી ચિપ વિભાજિત થાય ત્યાં સુધી પાછળની બાજુ સતત પાતળી કરીને વેફરની જાડાઈને ધીમે ધીમે પાતળી કરે છે. એવું કહી શકાય કે DBG એ અગાઉની "બ્લેડ" કટીંગ પદ્ધતિનું અપગ્રેડેડ વર્ઝન છે. કારણ કે તે બીજા કટની અસરને ઘટાડી શકે છે, DBG પદ્ધતિને "વેફર-લેવલ પેકેજિંગ" માં ઝડપથી લોકપ્રિય કરવામાં આવી છે.

લેસર ડાઇસીંગ

વેફર-લેવલ ચિપ સ્કેલ પેકેજ (WLCSP) પ્રક્રિયા મુખ્યત્વે લેસર કટીંગનો ઉપયોગ કરે છે. લેસર કટીંગ પીલીંગ અને ક્રેકીંગ જેવી ઘટનાઓને ઘટાડી શકે છે, જેનાથી સારી ગુણવત્તાની ચિપ્સ મેળવી શકાય છે, પરંતુ જ્યારે વેફરની જાડાઈ 100μm કરતાં વધુ હોય, ત્યારે ઉત્પાદકતામાં ઘણો ઘટાડો થાય છે. તેથી, તે મોટે ભાગે 100μm (પ્રમાણમાં પાતળી) ની જાડાઈવાળા વેફર પર વપરાય છે. લેસર કટીંગ વેફરના સ્ક્રાઇબ ગ્રુવમાં ઉચ્ચ-ઉર્જા લેસર લગાવીને સિલિકોનને કાપે છે. જો કે, પરંપરાગત લેસર (પરંપરાગત લેસર) કટીંગ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરતી વખતે, વેફરની સપાટી પર અગાઉથી રક્ષણાત્મક ફિલ્મ લાગુ કરવી આવશ્યક છે. લેસર વડે વેફરની સપાટીને ગરમ અથવા ઇરેડિયેટ કરવાથી, આ ભૌતિક સંપર્કો વેફરની સપાટી પર ગ્રુવ્સ ઉત્પન્ન કરશે, અને કાપેલા સિલિકોન ટુકડાઓ પણ સપાટીને વળગી રહેશે. તે જોઈ શકાય છે કે પરંપરાગત લેસર કટીંગ પદ્ધતિ પણ વેફરની સપાટીને સીધી રીતે કાપી નાખે છે, અને આ સંદર્ભમાં, તે "બ્લેડ" કટીંગ પદ્ધતિ જેવી જ છે.

સ્ટીલ્થ ડાયસિંગ (SD) એ લેસર ઉર્જા વડે વેફરની અંદરના ભાગને પ્રથમ કાપવાની અને પછી તેને તોડવા માટે પાછળની બાજુએ જોડાયેલ ટેપ પર બાહ્ય દબાણ લગાવવાની પદ્ધતિ છે, જેનાથી ચિપને અલગ કરવામાં આવે છે. જ્યારે પાછળની બાજુની ટેપ પર દબાણ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ટેપના ખેંચાણને કારણે વેફર તરત જ ઉપરની તરફ ઊંચકાશે, જેનાથી ચિપ અલગ થઈ જશે. પરંપરાગત લેસર કટીંગ પદ્ધતિ પર SD ના ફાયદાઓ છે: પ્રથમ, ત્યાં કોઈ સિલિકોન ભંગાર નથી; બીજું, કેર્ફ (કેર્ફ: સ્ક્રિબ ગ્રુવની પહોળાઈ) સાંકડી છે, તેથી વધુ ચિપ્સ મેળવી શકાય છે. વધુમાં, SD પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને છાલ અને તિરાડની ઘટનામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થશે, જે કટીંગની એકંદર ગુણવત્તા માટે નિર્ણાયક છે. તેથી, SD પદ્ધતિ ભવિષ્યમાં સૌથી વધુ લોકપ્રિય તકનીક બનવાની સંભાવના છે.

પ્લાઝમા ડાઇસીંગ
પ્લાઝમા કટીંગ એ તાજેતરમાં વિકસિત ટેક્નોલોજી છે જે ઉત્પાદન (ફેબ) પ્રક્રિયા દરમિયાન કાપવા માટે પ્લાઝમા એચીંગનો ઉપયોગ કરે છે. પ્લાઝમા કટીંગ પ્રવાહીને બદલે અર્ધ-ગેસ સામગ્રીનો ઉપયોગ કરે છે, તેથી પર્યાવરણ પર અસર પ્રમાણમાં ઓછી છે. અને સમગ્ર વેફરને એક સમયે કાપવાની પદ્ધતિ અપનાવવામાં આવી છે, તેથી "કટીંગ" ઝડપ પ્રમાણમાં ઝડપી છે. જો કે, પ્લાઝ્મા પદ્ધતિ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા ગેસનો ઉપયોગ કાચા માલ તરીકે કરે છે, અને એચિંગ પ્રક્રિયા ખૂબ જ જટિલ છે, તેથી તેની પ્રક્રિયાનો પ્રવાહ પ્રમાણમાં બોજારૂપ છે. પરંતુ "બ્લેડ" કટીંગ અને લેસર કટીંગની તુલનામાં, પ્લાઝ્મા કટીંગ વેફર સપાટીને નુકસાન પહોંચાડતું નથી, ત્યાં ખામી દર ઘટાડે છે અને વધુ ચિપ્સ મેળવે છે.

તાજેતરમાં, વેફરની જાડાઈ ઘટીને 30μm થઈ ગઈ હોવાથી, અને ઘણાં કોપર (Cu) અથવા ઓછા ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ મટિરિયલ્સ (લો-કે) નો ઉપયોગ થાય છે. તેથી, બરર્સ (બર) ને રોકવા માટે, પ્લાઝ્મા કટીંગ પદ્ધતિઓ પણ તરફેણ કરવામાં આવશે. અલબત્ત, પ્લાઝમા કટીંગ ટેક્નોલોજી પણ સતત વિકાસશીલ છે. હું માનું છું કે નજીકના ભવિષ્યમાં, એક દિવસ નકશી કરતી વખતે ખાસ માસ્ક પહેરવાની જરૂર રહેશે નહીં, કારણ કે આ પ્લાઝમા કટીંગની મુખ્ય વિકાસ દિશા છે.

વેફર્સની જાડાઈ સતત 100μm થી 50μm અને પછી 30μm સુધી ઘટાડવામાં આવી છે, સ્વતંત્ર ચિપ્સ મેળવવા માટેની કટીંગ પદ્ધતિઓ પણ "બ્રેકિંગ" અને "બ્લેડ" કટીંગથી લેસર કટીંગ અને પ્લાઝ્મા કટીંગ સુધી બદલાતી અને વિકસિત થઈ રહી છે. જો કે વધતી જતી પરિપક્વ કટીંગ પદ્ધતિઓએ કટીંગ પ્રક્રિયાના ઉત્પાદન ખર્ચમાં જ વધારો કર્યો છે, બીજી તરફ, સેમીકન્ડક્ટર ચિપ કટીંગમાં વારંવાર બનતી પીલીંગ અને ક્રેકીંગ જેવી અનિચ્છનીય ઘટનાઓમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરીને અને એકમ વેફર દીઠ મેળવવામાં આવતી ચિપ્સની સંખ્યામાં વધારો કરીને. , સિંગલ ચિપના ઉત્પાદન ખર્ચમાં ઘટાડો જોવા મળ્યો છે. અલબત્ત, વેફરના એકમ વિસ્તાર દીઠ મેળવેલી ચિપ્સની સંખ્યામાં વધારો ડાઇસિંગ સ્ટ્રીટની પહોળાઈમાં ઘટાડા સાથે ગાઢ સંબંધ ધરાવે છે. પ્લાઝ્મા કટીંગનો ઉપયોગ કરીને, "બ્લેડ" કટીંગ પદ્ધતિના ઉપયોગની તુલનામાં લગભગ 20% વધુ ચિપ્સ મેળવી શકાય છે, જે લોકો પ્લાઝમા કટીંગ પસંદ કરવાનું એક મુખ્ય કારણ છે. વેફર, ચિપ દેખાવ અને પેકેજીંગ પદ્ધતિઓના વિકાસ અને ફેરફારો સાથે, વેફર પ્રોસેસિંગ ટેક્નોલોજી અને ડીબીજી જેવી વિવિધ કટીંગ પ્રક્રિયાઓ પણ ઉભરી રહી છે.