वेफर डाइसिंग क्या है?

A वफ़रवास्तविक अर्धचालक चिप बनने के लिए तीन परिवर्तनों से गुजरना पड़ता है: सबसे पहले, ब्लॉक के आकार के पिंड को वेफर्स में काटा जाता है; दूसरी प्रक्रिया में, ट्रांजिस्टर को पिछली प्रक्रिया के माध्यम से वेफर के सामने उकेरा जाता है; अंत में, पैकेजिंग का कार्य किया जाता है, अर्थात काटने की प्रक्रिया के माध्यम सेवफ़रएक पूर्ण अर्धचालक चिप बन जाती है। यह देखा जा सकता है कि पैकेजिंग प्रक्रिया बैक-एंड प्रक्रिया से संबंधित है। इस प्रक्रिया में, वेफर को कई हेक्साहेड्रोन व्यक्तिगत चिप्स में काटा जाएगा। स्वतंत्र चिप्स प्राप्त करने की इस प्रक्रिया को "सिंगुलेशन" कहा जाता है, और वेफर बोर्ड को स्वतंत्र क्यूबॉइड में काटने की प्रक्रिया को "वेफर कटिंग (डाई सॉइंग)" कहा जाता है। हाल ही में, सेमीकंडक्टर एकीकरण में सुधार के साथ, की मोटाईवेफर्सपतला और पतला हो गया है, जो निश्चित रूप से "सिंगुलेशन" प्रक्रिया में बहुत कठिनाई लाता है।

वेफर डाइसिंग का विकास

फ्रंट-एंड और बैक-एंड प्रक्रियाएं विभिन्न तरीकों से बातचीत के माध्यम से विकसित हुई हैं: बैक-एंड प्रक्रियाओं का विकास हेक्साहेड्रोन छोटे चिप्स की संरचना और स्थिति को निर्धारित कर सकता है जो कि डाई से अलग हो गए हैं।वफ़र, साथ ही वेफर पर पैड (विद्युत कनेक्शन पथ) की संरचना और स्थिति; इसके विपरीत, फ्रंट-एंड प्रक्रियाओं के विकास ने प्रक्रिया और पद्धति को बदल दिया हैवफ़रबैक-एंड प्रक्रिया में बैक थिनिंग और "डाई डाइसिंग"। इसलिए, पैकेज की बढ़ती परिष्कृत उपस्थिति का बैक-एंड प्रक्रिया पर बहुत प्रभाव पड़ेगा। इसके अलावा, पैकेज की उपस्थिति में परिवर्तन के अनुसार डाइसिंग की संख्या, प्रक्रिया और प्रकार भी बदल जाएंगे।

मुंशी डाइसिंग

शुरुआती दिनों में, बाहरी बल लगाकर "तोड़ना" ही एकमात्र डाइसिंग विधि थी जो विभाजित कर सकती थीवफ़रहेक्साहेड्रोन में मर जाता है। हालाँकि, इस विधि में छोटी चिप के किनारे के छिलने या टूटने के नुकसान हैं। इसके अलावा, चूंकि धातु की सतह पर गड़गड़ाहट पूरी तरह से नहीं हटती है, कटी हुई सतह भी बहुत खुरदरी होती है।
इस समस्या को हल करने के लिए, "स्क्राइबिंग" काटने की विधि अस्तित्व में आई, यानी "तोड़ने" से पहले, सतह कीवफ़रलगभग आधी गहराई तक काटा जाता है। "स्क्रिबिंग", जैसा कि नाम से पता चलता है, वेफर के सामने वाले हिस्से को पहले से काटने (आधा काटने) के लिए एक प्ररित करनेवाला का उपयोग करने को संदर्भित करता है। शुरुआती दिनों में, 6 इंच से नीचे के अधिकांश वेफर्स पहले चिप्स के बीच "स्लाइसिंग" और फिर "ब्रेकिंग" की इस कटिंग विधि का उपयोग करते थे।

ब्लेड डाइसिंग या ब्लेड सॉविंग

"स्क्रिबिंग" काटने की विधि धीरे-धीरे "ब्लेड डाइसिंग" काटने (या काटने की मशीन) विधि में विकसित हुई, जो लगातार दो या तीन बार ब्लेड का उपयोग करके काटने की एक विधि है। "ब्लेड" काटने की विधि "लिखने" के बाद "टूटने" पर छोटे चिप्स के छिलने की घटना की भरपाई कर सकती है, और "सिंगुलेशन" प्रक्रिया के दौरान छोटे चिप्स की रक्षा कर सकती है। "ब्लेड" कटिंग पिछली "डाइसिंग" कटिंग से अलग है, अर्थात "ब्लेड" कटिंग के बाद, यह "टूटना" नहीं है, बल्कि ब्लेड से फिर से काटना है। इसलिए, इसे "स्टेप डाइसिंग" विधि भी कहा जाता है।

काटने की प्रक्रिया के दौरान वेफर को बाहरी क्षति से बचाने के लिए, सुरक्षित "सिंगलिंग" सुनिश्चित करने के लिए वेफर पर पहले से ही एक फिल्म लगाई जाएगी। "बैक ग्राइंडिंग" प्रक्रिया के दौरान, फिल्म वेफर के सामने से जुड़ी होगी। लेकिन इसके विपरीत, "ब्लेड" कटिंग में, फिल्म को वेफर के पीछे से जोड़ा जाना चाहिए। यूटेक्टिक डाई बॉन्डिंग (डाई बॉन्डिंग, पीसीबी या फिक्स्ड फ्रेम पर अलग किए गए चिप्स को फिक्स करना) के दौरान, पीछे से जुड़ी फिल्म स्वचालित रूप से गिर जाएगी। काटने के दौरान घर्षण अधिक होने के कारण सभी दिशाओं से लगातार डीआई पानी का छिड़काव करना चाहिए। इसके अलावा, प्ररित करनेवाला को हीरे के कणों से जोड़ा जाना चाहिए ताकि स्लाइस को बेहतर तरीके से काटा जा सके। इस समय, कट (ब्लेड की मोटाई: नाली की चौड़ाई) एक समान होनी चाहिए और डाइसिंग नाली की चौड़ाई से अधिक नहीं होनी चाहिए।
लंबे समय से, काटने का कार्य सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली पारंपरिक काटने की विधि रही है। इसका सबसे बड़ा फायदा यह है कि यह कम समय में बड़ी संख्या में वेफर्स काट सकता है। हालाँकि, यदि स्लाइस की फीडिंग गति बहुत बढ़ जाती है, तो चिपलेट किनारे के छिलने की संभावना बढ़ जाएगी। इसलिए, प्ररित करनेवाला के घुमावों की संख्या को प्रति मिनट लगभग 30,000 बार नियंत्रित किया जाना चाहिए। यह देखा जा सकता है कि सेमीकंडक्टर प्रक्रिया की तकनीक अक्सर संचय और परीक्षण और त्रुटि की लंबी अवधि के माध्यम से धीरे-धीरे संचित एक रहस्य है (यूटेक्टिक बॉन्डिंग पर अगले भाग में, हम कटिंग और डीएएफ के बारे में सामग्री पर चर्चा करेंगे)।

पीसने से पहले टुकड़े करना (डीबीजी): काटने के क्रम ने विधि को बदल दिया है

जब ब्लेड कटिंग 8-इंच व्यास वाले वेफर पर की जाती है, तो चिपलेट किनारे के छिलने या टूटने के बारे में चिंता करने की कोई आवश्यकता नहीं है। लेकिन जैसे ही वेफर का व्यास 21 इंच तक बढ़ जाता है और मोटाई बेहद पतली हो जाती है, छीलने और टूटने की घटनाएं फिर से दिखाई देने लगती हैं। काटने की प्रक्रिया के दौरान वेफर पर भौतिक प्रभाव को महत्वपूर्ण रूप से कम करने के लिए, "पीसने से पहले डाइसिंग" की डीबीजी विधि पारंपरिक काटने के अनुक्रम को प्रतिस्थापित करती है। लगातार काटने वाली पारंपरिक "ब्लेड" काटने की विधि के विपरीत, डीबीजी पहले "ब्लेड" कट करता है, और फिर चिप के विभाजित होने तक पीछे की ओर से लगातार पतला करके वेफर की मोटाई को धीरे-धीरे कम करता है। यह कहा जा सकता है कि DBG पिछली "ब्लेड" काटने की विधि का उन्नत संस्करण है। क्योंकि यह दूसरी कटौती के प्रभाव को कम कर सकता है, डीबीजी पद्धति को "वेफर-स्तरीय पैकेजिंग" में तेजी से लोकप्रिय बनाया गया है।

लेज़र डाइसिंग

वेफर-लेवल चिप स्केल पैकेज (डब्ल्यूएलसीएसपी) प्रक्रिया मुख्य रूप से लेजर कटिंग का उपयोग करती है। लेजर कटिंग से छीलने और टूटने जैसी घटनाओं को कम किया जा सकता है, जिससे बेहतर गुणवत्ता वाले चिप्स प्राप्त होते हैं, लेकिन जब वेफर की मोटाई 100μm से अधिक होती है, तो उत्पादकता बहुत कम हो जाएगी। इसलिए, इसका उपयोग अधिकतर 100μm (अपेक्षाकृत पतले) से कम मोटाई वाले वेफर्स पर किया जाता है। लेजर कटिंग वेफर के स्क्राइब ग्रूव में उच्च-ऊर्जा लेजर लगाकर सिलिकॉन को काटती है। हालाँकि, पारंपरिक लेजर (पारंपरिक लेजर) काटने की विधि का उपयोग करते समय, वेफर सतह पर पहले से एक सुरक्षात्मक फिल्म लगाई जानी चाहिए। क्योंकि लेजर के साथ वेफर की सतह को गर्म करने या विकिरण करने से, ये भौतिक संपर्क वेफर की सतह पर खांचे का निर्माण करेंगे, और कटे हुए सिलिकॉन के टुकड़े भी सतह पर चिपक जाएंगे। यह देखा जा सकता है कि पारंपरिक लेजर कटिंग विधि भी सीधे वेफर की सतह को काटती है, और इस संबंध में, यह "ब्लेड" कटिंग विधि के समान है।

स्टेल्थ डाइसिंग (एसडी) पहले वेफर के अंदरूनी हिस्से को लेजर ऊर्जा से काटने की एक विधि है, और फिर इसे तोड़ने के लिए पीछे से जुड़े टेप पर बाहरी दबाव डालकर चिप को अलग कर दिया जाता है। जब पीठ पर लगे टेप पर दबाव डाला जाता है, तो टेप के खिंचाव के कारण वेफर तुरंत ऊपर की ओर उठ जाएगा, जिससे चिप अलग हो जाएगी। पारंपरिक लेजर कटिंग विधि की तुलना में एसडी के फायदे हैं: सबसे पहले, कोई सिलिकॉन मलबा नहीं है; दूसरा, केर्फ़ (केर्फ़: स्क्राइब ग्रूव की चौड़ाई) संकीर्ण है, इसलिए अधिक चिप्स प्राप्त किए जा सकते हैं। इसके अलावा, एसडी विधि का उपयोग करके छीलने और टूटने की घटना को काफी कम किया जाएगा, जो काटने की समग्र गुणवत्ता के लिए महत्वपूर्ण है। इसलिए, एसडी पद्धति के भविष्य में सबसे लोकप्रिय तकनीक बनने की बहुत संभावना है।

प्लाज़्मा डाइसिंग
प्लाज्मा कटिंग एक हाल ही में विकसित तकनीक है जो विनिर्माण (फैब) प्रक्रिया के दौरान काटने के लिए प्लाज्मा नक़्क़ाशी का उपयोग करती है। प्लाज्मा काटने में तरल पदार्थ के बजाय अर्ध-गैस सामग्री का उपयोग किया जाता है, इसलिए पर्यावरण पर प्रभाव अपेक्षाकृत कम होता है। और पूरे वेफर को एक बार में काटने की विधि अपनाई जाती है, इसलिए "काटने" की गति अपेक्षाकृत तेज़ होती है। हालाँकि, प्लाज्मा विधि कच्चे माल के रूप में रासायनिक प्रतिक्रिया गैस का उपयोग करती है, और नक़्क़ाशी प्रक्रिया बहुत जटिल है, इसलिए इसकी प्रक्रिया प्रवाह अपेक्षाकृत बोझिल है। लेकिन "ब्लेड" कटिंग और लेजर कटिंग की तुलना में, प्लाज्मा कटिंग से वेफर सतह को नुकसान नहीं होता है, जिससे दोष दर कम हो जाती है और अधिक चिप्स प्राप्त होते हैं।

हाल ही में, चूंकि वेफर की मोटाई 30μm तक कम कर दी गई है, और बहुत सारे तांबे (Cu) या कम ढांकता हुआ स्थिरांक सामग्री (Low-k) का उपयोग किया जाता है। इसलिए, गड़गड़ाहट (बर्र) को रोकने के लिए, प्लाज्मा काटने के तरीकों को भी पसंद किया जाएगा। बेशक, प्लाज्मा कटिंग तकनीक भी लगातार विकसित हो रही है। मेरा मानना ​​है कि निकट भविष्य में, एक दिन नक़्क़ाशी करते समय विशेष मास्क पहनने की आवश्यकता नहीं होगी, क्योंकि यह प्लाज्मा काटने की एक प्रमुख विकास दिशा है।

चूंकि वेफर्स की मोटाई लगातार 100μm से 50μm और फिर 30μm तक कम हो गई है, स्वतंत्र चिप्स प्राप्त करने के लिए काटने के तरीके भी "ब्रेकिंग" और "ब्लेड" कटिंग से लेकर लेजर कटिंग और प्लाज्मा कटिंग तक बदल रहे हैं और विकसित हो रहे हैं। हालाँकि, तेजी से परिपक्व कटिंग विधियों ने कटिंग प्रक्रिया की उत्पादन लागत में वृद्धि की है, दूसरी ओर, अर्धचालक चिप काटने में अक्सर होने वाली छीलने और टूटने जैसी अवांछनीय घटनाओं को काफी कम कर दिया है और प्रति यूनिट वेफर प्राप्त चिप्स की संख्या में वृद्धि की है। एकल चिप की उत्पादन लागत में गिरावट देखी गई है। बेशक, वेफर के प्रति इकाई क्षेत्र में प्राप्त चिप्स की संख्या में वृद्धि का डाइसिंग स्ट्रीट की चौड़ाई में कमी से गहरा संबंध है। प्लाज़्मा कटिंग का उपयोग करके, "ब्लेड" कटिंग विधि का उपयोग करने की तुलना में लगभग 20% अधिक चिप्स प्राप्त किए जा सकते हैं, जो लोगों द्वारा प्लाज़्मा कटिंग को चुनने का एक प्रमुख कारण भी है। वेफर्स, चिप उपस्थिति और पैकेजिंग विधियों के विकास और परिवर्तनों के साथ, वेफर प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी और डीबीजी जैसी विभिन्न काटने की प्रक्रियाएं भी उभर रही हैं।