वेफर डायसिंग म्हणजे काय?

A वेफरवास्तविक सेमीकंडक्टर चिप बनण्यासाठी तीन बदल करावे लागतील: प्रथम, ब्लॉक-आकाराचे पिंड वेफर्समध्ये कापले जाते; दुसऱ्या प्रक्रियेत, ट्रांझिस्टर मागील प्रक्रियेद्वारे वेफरच्या पुढील भागावर कोरले जातात; शेवटी, पॅकेजिंग केले जाते, म्हणजे, कटिंग प्रक्रियेद्वारे, दवेफरपूर्ण सेमीकंडक्टर चिप बनते. हे पाहिले जाऊ शकते की पॅकेजिंग प्रक्रिया बॅक-एंड प्रक्रियेशी संबंधित आहे. या प्रक्रियेत, वेफरचे अनेक हेक्सहेड्रॉन वैयक्तिक चिप्समध्ये कापले जातील. स्वतंत्र चिप्स मिळवण्याच्या या प्रक्रियेला “सिंग्युलेशन” असे म्हणतात आणि वेफर बोर्डला स्वतंत्र क्यूबॉइड्समध्ये साईंग करण्याच्या प्रक्रियेला “वेफर कटिंग (डाय सॉइंग)” म्हणतात. अलीकडे, सेमीकंडक्टर एकत्रीकरणाच्या सुधारणेसह, ची जाडीवेफर्सपातळ आणि पातळ झाले आहे, जे अर्थातच "एकलकरण" प्रक्रियेत खूप अडचणी आणते.

वेफर डायसिंगची उत्क्रांती

फ्रंट-एंड आणि बॅक-एंड प्रक्रिया विविध मार्गांनी परस्परसंवादाद्वारे विकसित झाल्या आहेत: बॅक-एंड प्रक्रियेच्या उत्क्रांतीमुळे हेक्साहेड्रॉन लहान चिप्सची रचना आणि स्थिती निर्धारित करू शकते.वेफर, तसेच वेफरवरील पॅडची रचना आणि स्थिती (विद्युत कनेक्शन पथ); याउलट, फ्रंट-एंड प्रक्रियेच्या उत्क्रांतीमुळे प्रक्रिया आणि पद्धत बदलली आहेवेफरबॅक-एंड प्रक्रियेत बॅक थिनिंग आणि “डायसिंग”. त्यामुळे, पॅकेजच्या वाढत्या अत्याधुनिक स्वरूपाचा बॅक-एंड प्रक्रियेवर मोठा प्रभाव पडेल. शिवाय, पॅकेजच्या स्वरूपातील बदलानुसार संख्या, प्रक्रिया आणि डाइसिंगचा प्रकार देखील त्यानुसार बदलेल.

स्क्राइब डायसिंग

सुरुवातीच्या काळात, बाह्य शक्तीचा वापर करून "ब्रेकिंग" ही एकमेव डाइसिंग पद्धत होती जी विभाजित करू शकते.वेफरहेक्सहेड्रॉनमध्ये मरते. तथापि, या पद्धतीमध्ये लहान चिपच्या काठाचे चिपिंग किंवा क्रॅकिंगचे तोटे आहेत. याव्यतिरिक्त, धातूच्या पृष्ठभागावरील burrs पूर्णपणे काढून टाकले जात नसल्यामुळे, कट पृष्ठभाग देखील खूप खडबडीत आहे.
या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी, “स्क्रिबिंग” कटिंग पद्धत अस्तित्वात आली, म्हणजेच “ब्रेकिंग” करण्यापूर्वी, पृष्ठभागवेफरसुमारे अर्धा खोली कापला आहे. नावाप्रमाणेच “स्क्राइबिंग” म्हणजे वेफरची पुढची बाजू आगाऊ (अर्ध-कट) करण्यासाठी इंपेलर वापरणे होय. सुरुवातीच्या काळात, 6 इंचांपेक्षा कमी वेफर्स प्रथम चिप्समध्ये "स्लाइसिंग" आणि नंतर "ब्रेकिंग" करण्याची ही कटिंग पद्धत वापरत.

ब्लेड डाइसिंग किंवा ब्लेड सॉइंग

“स्क्राइबिंग” कटिंग पद्धत हळूहळू “ब्लेड डायसिंग” कटिंग (किंवा सॉइंग) पद्धतीमध्ये विकसित झाली, जी सलग दोन किंवा तीन वेळा ब्लेड वापरून कापण्याची पद्धत आहे. “ब्लेड” कटिंग पद्धत “स्क्राइबिंग” नंतर “ब्रेक” करताना लहान चिप्स सोलण्याच्या घटनेची भरपाई करू शकते आणि “सिंग्युलेशन” प्रक्रियेदरम्यान लहान चिप्सचे संरक्षण करू शकते. “ब्लेड” कटिंग हे मागील “डायसिंग” कटिंगपेक्षा वेगळे आहे, म्हणजेच “ब्लेड” कटिंगनंतर ते “ब्रेकिंग” होत नाही, तर ब्लेडने पुन्हा कापले जाते. म्हणून, त्याला "स्टेप डायसिंग" पद्धत देखील म्हणतात.

कटिंग प्रक्रियेदरम्यान वेफरचे बाह्य नुकसान होण्यापासून संरक्षण करण्यासाठी, सुरक्षित "सिंगलिंग" सुनिश्चित करण्यासाठी आगाऊ वेफरवर एक फिल्म लागू केली जाईल. "बॅक ग्राइंडिंग" प्रक्रियेदरम्यान, फिल्म वेफरच्या पुढील भागाशी संलग्न केली जाईल. परंतु त्याउलट, “ब्लेड” कटिंगमध्ये, फिल्म वेफरच्या मागील बाजूस जोडली पाहिजे. युटेक्टिक डाय बाँडिंग (डाय बाँडिंग, पीसीबी किंवा फिक्स्ड फ्रेमवर विभक्त चिप्स फिक्सिंग) दरम्यान, मागील बाजूस जोडलेली फिल्म आपोआप गळून पडते. कटिंग करताना जास्त घर्षण असल्याने, डीआय पाण्याची सतत सर्व दिशांनी फवारणी करावी. याव्यतिरिक्त, इंपेलर हिऱ्याच्या कणांसह जोडलेले असावे जेणेकरुन स्लाइस अधिक चांगल्या प्रकारे कापता येतील. यावेळी, कट (ब्लेडची जाडी: खोबणीची रुंदी) एकसमान असणे आवश्यक आहे आणि डायसिंग ग्रूव्हच्या रुंदीपेक्षा जास्त नसावे.
बर्याच काळापासून, कापणी ही सर्वात मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाणारी पारंपारिक कटिंग पद्धत आहे. त्याचा सर्वात मोठा फायदा म्हणजे कमी वेळात मोठ्या प्रमाणात वेफर्स कापू शकतो. तथापि, स्लाइसच्या खाद्याचा वेग मोठ्या प्रमाणात वाढल्यास, चिपलेटच्या काठावर सोलण्याची शक्यता वाढते. म्हणून, इंपेलरच्या रोटेशनची संख्या प्रति मिनिट सुमारे 30,000 वेळा नियंत्रित केली पाहिजे. हे पाहिले जाऊ शकते की सेमीकंडक्टर प्रक्रियेचे तंत्रज्ञान बऱ्याचदा संचय आणि चाचणी आणि त्रुटीच्या दीर्घ कालावधीद्वारे हळू हळू जमा केले जाते (युटेक्टिक बाँडिंगवरील पुढील भागात, आम्ही कटिंग आणि डीएएफ बद्दल सामग्रीबद्दल चर्चा करू).

ग्राइंडिंगपूर्वी डायसिंग (DBG): कटिंग क्रमाने पद्धत बदलली आहे

जेव्हा 8-इंच व्यासाच्या वेफरवर ब्लेड कटिंग केले जाते, तेव्हा चिपलेट काठ सोलण्याची किंवा क्रॅक होण्याची काळजी करण्याची गरज नाही. पण जसजसा वेफरचा व्यास 21 इंचापर्यंत वाढतो आणि जाडी अत्यंत पातळ होते, तसतसे सोलणे आणि क्रॅकिंगच्या घटना पुन्हा दिसू लागतात. कटिंग प्रक्रियेदरम्यान वेफरवरील भौतिक प्रभाव लक्षणीयरीत्या कमी करण्यासाठी, "ग्राइंडिंगपूर्वी डाइसिंग" ची DBG पद्धत पारंपारिक कटिंग क्रम बदलते. पारंपारिक “ब्लेड” कटिंग पद्धतीच्या विपरीत जी सतत कापते, डीबीजी प्रथम “ब्लेड” कट करते आणि नंतर चिप विभाजित होईपर्यंत मागील बाजू सतत पातळ करून वेफरची जाडी हळूहळू पातळ करते. असे म्हटले जाऊ शकते की डीबीजी मागील "ब्लेड" कटिंग पद्धतीची अपग्रेड केलेली आवृत्ती आहे. कारण ते दुसऱ्या कटचा प्रभाव कमी करू शकते, DBG पद्धत "वेफर-लेव्हल पॅकेजिंग" मध्ये वेगाने लोकप्रिय झाली आहे.

लेझर डायसिंग

वेफर-लेव्हल चिप स्केल पॅकेज (WLCSP) प्रक्रिया प्रामुख्याने लेसर कटिंगचा वापर करते. लेझर कटिंगमुळे सोलणे आणि क्रॅक करणे यासारख्या घटना कमी होऊ शकतात, ज्यामुळे चांगल्या दर्जाच्या चिप्स मिळू शकतात, परंतु जेव्हा वेफरची जाडी 100μm पेक्षा जास्त असते तेव्हा उत्पादकता मोठ्या प्रमाणात कमी होते. म्हणून, हे बहुतेक 100μm (तुलनेने पातळ) पेक्षा कमी जाडी असलेल्या वेफर्सवर वापरले जाते. लेझर कटिंग वेफरच्या स्क्राइब ग्रूव्हमध्ये उच्च-ऊर्जा लेसर लावून सिलिकॉन कापते. तथापि, पारंपारिक लेसर (पारंपारिक लेसर) कटिंग पद्धत वापरताना, वेफरच्या पृष्ठभागावर एक संरक्षक फिल्म आगाऊ लागू करणे आवश्यक आहे. लेसरच्या साह्याने वेफरची पृष्ठभाग गरम केल्याने किंवा विकिरण केल्याने, या भौतिक संपर्कांमुळे वेफरच्या पृष्ठभागावर खोबणी तयार होतील आणि कापलेले सिलिकॉनचे तुकडेही पृष्ठभागावर चिकटून राहतील. हे पाहिले जाऊ शकते की पारंपारिक लेसर कटिंग पद्धत थेट वेफरची पृष्ठभाग कापते आणि या संदर्भात, ती "ब्लेड" कटिंग पद्धतीसारखीच आहे.

स्टेल्थ डायसिंग (SD) ही एक पद्धत आहे ज्यामध्ये प्रथम वेफरच्या आतील भाग लेसर उर्जेने कापला जातो आणि नंतर तो तोडण्यासाठी मागील बाजूस जोडलेल्या टेपवर बाह्य दाब लावला जातो, ज्यामुळे चिप वेगळी केली जाते. पाठीमागच्या टेपवर दबाव टाकल्यावर, टेपच्या स्ट्रेचिंगमुळे वेफर ताबडतोब वरच्या दिशेने वाढेल, ज्यामुळे चिप वेगळी होईल. पारंपारिक लेसर कटिंग पद्धतीपेक्षा एसडीचे फायदे आहेत: प्रथम, सिलिकॉन मोडतोड नाही; दुसरे, केर्फ (केर्फ: स्क्राइब ग्रूव्हची रुंदी) अरुंद आहे, त्यामुळे अधिक चिप्स मिळू शकतात. याव्यतिरिक्त, SD पद्धतीचा वापर करून सोलणे आणि क्रॅकिंगची घटना मोठ्या प्रमाणात कमी केली जाईल, जी कटिंगच्या एकूण गुणवत्तेसाठी महत्त्वपूर्ण आहे. त्यामुळे एसडी पद्धत भविष्यात सर्वात लोकप्रिय तंत्रज्ञान बनण्याची दाट शक्यता आहे.

प्लाझ्मा डायसिंग
प्लाझ्मा कटिंग हे नुकतेच विकसित झालेले तंत्रज्ञान आहे जे उत्पादन (फॅब) प्रक्रियेदरम्यान कट करण्यासाठी प्लाझ्मा एचिंग वापरते. प्लाझ्मा कटिंगमध्ये द्रवपदार्थांऐवजी अर्ध-वायू सामग्री वापरली जाते, त्यामुळे पर्यावरणावर होणारा परिणाम तुलनेने कमी असतो. आणि एकाच वेळी संपूर्ण वेफर कापण्याची पद्धत अवलंबली जाते, म्हणून "कटिंग" वेग तुलनेने वेगवान आहे. तथापि, प्लाझ्मा पद्धतीमध्ये रासायनिक अभिक्रिया वायूचा कच्चा माल म्हणून वापर केला जातो आणि कोरीव प्रक्रिया अत्यंत क्लिष्ट आहे, त्यामुळे तिचा प्रक्रिया प्रवाह तुलनेने अवजड आहे. परंतु "ब्लेड" कटिंग आणि लेसर कटिंगच्या तुलनेत, प्लाझ्मा कटिंगमुळे वेफरच्या पृष्ठभागाचे नुकसान होत नाही, ज्यामुळे दोष दर कमी होतो आणि अधिक चिप्स मिळतात.

अलीकडे, वेफरची जाडी 30μm पर्यंत कमी केल्यामुळे, आणि भरपूर तांबे (Cu) किंवा कमी डायलेक्ट्रिक स्थिर सामग्री (लो-के) वापरली जातात. म्हणून, burrs (Burr) टाळण्यासाठी, प्लाझ्मा कटिंग पद्धती देखील अनुकूल केल्या जातील. अर्थात, प्लाझ्मा कटिंग तंत्रज्ञान देखील सतत विकसित होत आहे. माझा विश्वास आहे की नजीकच्या भविष्यात, एक दिवस कोरीव काम करताना विशेष मुखवटा घालण्याची गरज भासणार नाही, कारण ही प्लाझ्मा कटिंगची एक प्रमुख विकास दिशा आहे.

वेफर्सची जाडी सतत 100μm वरून 50μm आणि नंतर 30μm पर्यंत कमी केली जात असल्याने, स्वतंत्र चिप्स मिळविण्यासाठी कटिंग पद्धती देखील बदलत आहेत आणि "ब्रेकिंग" आणि "ब्लेड" कटिंगपासून लेझर कटिंग आणि प्लाझ्मा कटिंगपर्यंत विकसित होत आहेत. जरी वाढत्या परिपक्व कटिंग पद्धतींनी कटिंग प्रक्रियेची उत्पादन किंमत वाढवली असली तरी, दुसरीकडे, सेमीकंडक्टर चिप कटिंगमध्ये वारंवार घडणाऱ्या सोलणे आणि क्रॅक करणे यासारख्या अनिष्ट घटना लक्षणीयरीत्या कमी करून आणि प्रति युनिट वेफर मिळणाऱ्या चिप्सची संख्या वाढवून. , सिंगल चिपच्या उत्पादन खर्चात घट झाली आहे. अर्थात, वेफरच्या प्रति युनिट क्षेत्रफळात मिळणाऱ्या चिप्सच्या संख्येत होणारी वाढ डायसिंग स्ट्रीटच्या रुंदीत घट होण्याशी जवळून संबंधित आहे. प्लाझ्मा कटिंगचा वापर करून, "ब्लेड" कटिंग पद्धतीच्या तुलनेत जवळपास 20% अधिक चिप्स मिळू शकतात, हे देखील लोक प्लाझ्मा कटिंग निवडण्याचे एक प्रमुख कारण आहे. वेफर्स, चिपचे स्वरूप आणि पॅकेजिंग पद्धतींच्या विकास आणि बदलांसह, विविध कटिंग प्रक्रिया जसे की वेफर प्रक्रिया तंत्रज्ञान आणि डीबीजी देखील उदयास येत आहेत.