A ওয়েফারএকটি সত্যিকারের সেমিকন্ডাক্টর চিপে পরিণত হতে এটিকে তিনটি পরিবর্তনের মধ্য দিয়ে যেতে হয়: প্রথমত, ব্লক-আকৃতির পিণ্ডটিকে কেটে ওয়েফার তৈরি করা হয়; দ্বিতীয় প্রক্রিয়ায়, পূর্ববর্তী প্রক্রিয়ার মাধ্যমে ওয়েফারের সামনের দিকে ট্রানজিস্টর খোদাই করা হয়; অবশেষে, প্যাকেজিং করা হয়, অর্থাৎ, কাটিং প্রক্রিয়ার মাধ্যমে,ওয়েফারএটি একটি সম্পূর্ণ সেমিকন্ডাক্টর চিপে পরিণত হয়। দেখা যায় যে, প্যাকেজিং প্রক্রিয়াটি ব্যাক-এন্ড প্রক্রিয়ার অন্তর্গত। এই প্রক্রিয়ায়, ওয়েফারটিকে কেটে কয়েকটি ষড়ভুজাকৃতির স্বতন্ত্র চিপে পরিণত করা হয়। স্বতন্ত্র চিপ পাওয়ার এই প্রক্রিয়াকে “সিঙ্গুলেশন” বলা হয়, এবং ওয়েফার বোর্ডকে করাত দিয়ে কেটে স্বতন্ত্র ঘনকাকৃতির চিপে পরিণত করার প্রক্রিয়াকে “ওয়েফার কাটিং (ডাই সয়িং)” বলা হয়। সম্প্রতি, সেমিকন্ডাক্টর ইন্টিগ্রেশনের উন্নতির সাথে সাথে, পুরুত্বওয়েফারক্রমশ পাতলা হয়ে গেছে, যা অবশ্যই ‘একত্রীকরণ’ প্রক্রিয়ায় অনেক অসুবিধা সৃষ্টি করে।
ওয়েফার ডাইসিং এর বিবর্তন
ফ্রন্ট-এন্ড এবং ব্যাক-এন্ড প্রসেসগুলো বিভিন্ন উপায়ে পারস্পরিক মিথস্ক্রিয়ার মাধ্যমে বিকশিত হয়েছে: ব্যাক-এন্ড প্রসেসগুলোর বিবর্তন ডাই থেকে পৃথক করা ষড়ভুজাকৃতির ছোট চিপগুলোর গঠন এবং অবস্থান নির্ধারণ করতে পারে।ওয়েফারসেইসাথে ওয়েফারে প্যাডগুলোর (বৈদ্যুতিক সংযোগ পথ) গঠন এবং অবস্থান; অপরদিকে, ফ্রন্ট-এন্ড প্রসেসের বিবর্তন প্রক্রিয়া এবং পদ্ধতিকে পরিবর্তন করেছে।ওয়েফারব্যাক-এন্ড প্রক্রিয়ায় ব্যাক থিনিং এবং “ডাই ডাইসিং” করা হয়। সুতরাং, প্যাকেজের ক্রমবর্ধমান পরিশীলিত রূপ ব্যাক-এন্ড প্রক্রিয়ার উপর ব্যাপক প্রভাব ফেলবে। অধিকন্তু, প্যাকেজের রূপ পরিবর্তনের সাথে সাথে ডাইসিং-এর সংখ্যা, পদ্ধতি এবং ধরনও সেই অনুযায়ী পরিবর্তিত হবে।
স্ক্রাইব ডাইসিং
প্রথম দিকে, বাহ্যিক শক্তি প্রয়োগ করে "ভাঙা"ই ছিল টুকরো করার একমাত্র পদ্ধতি যা দিয়ে ভাগ করা যেত।ওয়েফারষড়ভুজাকার ডাইয়ের মধ্যে। তবে, এই পদ্ধতির অসুবিধা হলো ছোট চিপের কিনারা ভেঙে যাওয়া বা ফেটে যাওয়া। এছাড়াও, ধাতব পৃষ্ঠের বুর সম্পূর্ণরূপে অপসারিত না হওয়ায় কাটা পৃষ্ঠটিও খুব অমসৃণ হয়।
এই সমস্যা সমাধানের জন্য “স্ক্রাইবিং” কর্তন পদ্ধতির উদ্ভব ঘটে, অর্থাৎ, “ভাঙার” আগে পৃষ্ঠতলওয়েফারপ্রায় অর্ধেক গভীরতা পর্যন্ত কাটা হয়। নাম থেকেই বোঝা যায়, ‘স্ক্রাইবিং’ বলতে একটি ইম্পেলার ব্যবহার করে ওয়েফারের সামনের দিকটি আগে থেকেই করাতের মতো (অর্ধেক কেটে) নেওয়াকে বোঝায়। প্রথম দিকে, ৬ ইঞ্চির কম আকারের বেশিরভাগ ওয়েফারে এই কাটিং পদ্ধতি ব্যবহার করা হতো, যেখানে প্রথমে চিপসের মাঝখান দিয়ে ‘স্লাইস’ করে এবং তারপর ‘ভেঙে’ ফেলা হতো।
ব্লেড দিয়ে কাটা বা ব্লেড দিয়ে করাত চালানো
“স্ক্রাইবিং” কাটিং পদ্ধতি ক্রমান্বয়ে “ব্লেড ডাইসিং” কাটিং (বা করাত) পদ্ধতিতে রূপান্তরিত হয়েছে, যা হলো একটি ব্লেড ব্যবহার করে পরপর দুই বা তিনবার কাটার একটি পদ্ধতি। “ব্লেড” কাটিং পদ্ধতিটি “স্ক্রাইবিং”-এর পর “ভাঙার” সময় ছোট ছোট চিপস খসে পড়ার সমস্যাটির সমাধান করতে পারে এবং “সিঙ্গুলেশন” প্রক্রিয়ার সময় ছোট চিপসগুলোকে রক্ষা করতে পারে। “ব্লেড” কাটিং পূর্ববর্তী “ডাইসিং” কাটিং থেকে ভিন্ন, অর্থাৎ, একটি “ব্লেড” কাটিংয়ের পর, এটি “ভাঙে” না, বরং একটি ব্লেড দিয়ে আবার কাটা হয়। তাই একে “স্টেপ ডাইসিং” পদ্ধতিও বলা হয়।
কাটিং প্রক্রিয়ার সময় ওয়েফারকে বাহ্যিক ক্ষতি থেকে রক্ষা করার জন্য, নিরাপদ “সিঙ্গেলিং” নিশ্চিত করতে আগে থেকেই ওয়েফারের উপর একটি ফিল্ম লাগানো হবে। “ব্যাক গ্রাইন্ডিং” প্রক্রিয়ার সময়, ফিল্মটি ওয়েফারের সামনের দিকে লাগানো হবে। কিন্তু এর বিপরীতে, “ব্লেড” কাটিং-এর সময় ফিল্মটি ওয়েফারের পেছনের দিকে লাগানো উচিত। ইউটেক্টিক ডাই বন্ডিং (ডাই বন্ডিং, যা পিসিবি বা ফিক্সড ফ্রেমে আলাদা করা চিপগুলোকে স্থির করে) এর সময়, পেছনের দিকে লাগানো ফিল্মটি স্বয়ংক্রিয়ভাবে খুলে যাবে। কাটিং-এর সময় উচ্চ ঘর্ষণের কারণে, সব দিক থেকে ক্রমাগত ডিআই ওয়াটার স্প্রে করা উচিত। এছাড়াও, ইম্পেলারের সাথে ডায়মন্ড কণা সংযুক্ত করা উচিত যাতে স্লাইসগুলো আরও ভালোভাবে কাটা যায়। এই সময়ে, কাট (ব্লেডের পুরুত্ব: গ্রুভের প্রস্থ) অবশ্যই অভিন্ন হতে হবে এবং ডাইসিং গ্রুভের প্রস্থ অতিক্রম করবে না।
দীর্ঘদিন ধরে, করাত দিয়ে কাটাই সবচেয়ে বহুল ব্যবহৃত প্রচলিত কাটিং পদ্ধতি। এর সবচেয়ে বড় সুবিধা হলো এটি অল্প সময়ে প্রচুর সংখ্যক ওয়েফার কাটতে পারে। তবে, স্লাইসের ফিডিং স্পিড অনেক বাড়িয়ে দিলে চিপলেটের প্রান্ত উঠে যাওয়ার সম্ভাবনা বেড়ে যায়। তাই, ইম্পেলারের ঘূর্ণন সংখ্যা প্রতি মিনিটে প্রায় ৩০,০০০ বার নিয়ন্ত্রণ করা উচিত। এতে বোঝা যায় যে, সেমিকন্ডাক্টর প্রসেসের প্রযুক্তি প্রায়শই দীর্ঘ সময় ধরে সঞ্চয় এবং পরীক্ষা-নিরীক্ষার মাধ্যমে ধীরে ধীরে অর্জিত একটি গোপন রহস্য (ইউটেক্টিক বন্ডিং সম্পর্কিত পরবর্তী অংশে আমরা কাটিং এবং ডিএএফ-এর বিষয়বস্তু নিয়ে আলোচনা করব)।
গ্রাইন্ড করার আগে ডাইসিং (DBG): কাটার ক্রম পদ্ধতি পরিবর্তন করেছে
যখন ৮-ইঞ্চি ব্যাসের ওয়েফারে ব্লেড কাটিং করা হয়, তখন চিপলেটের কিনারা উঠে যাওয়া বা ফেটে যাওয়া নিয়ে চিন্তার কোনো কারণ থাকে না। কিন্তু যখন ওয়েফারের ব্যাস বেড়ে ২১ ইঞ্চি হয় এবং এর পুরুত্ব অত্যন্ত পাতলা হয়ে যায়, তখন আবার কিনারা উঠে যাওয়া এবং ফেটে যাওয়ার ঘটনা ঘটতে শুরু করে। কাটিং প্রক্রিয়ার সময় ওয়েফারের উপর শারীরিক প্রভাব উল্লেখযোগ্যভাবে কমানোর জন্য, প্রচলিত কাটিং ক্রমের পরিবর্তে “গ্রাইন্ডিং-এর আগে ডাইসিং” (dicing before grinding) নামক ডিবিজি (DBG) পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়। প্রচলিত “ব্লেড” কাটিং পদ্ধতির মতো একটানা কাটার পরিবর্তে, ডিবিজি প্রথমে একটি “ব্লেড” কাট করে এবং তারপর পেছনের দিক ক্রমাগত পাতলা করার মাধ্যমে ওয়েফারের পুরুত্ব ধীরে ধীরে কমাতে থাকে যতক্ষণ না চিপটি বিভক্ত হয়। বলা যেতে পারে যে ডিবিজি হলো পূর্ববর্তী “ব্লেড” কাটিং পদ্ধতির একটি উন্নত সংস্করণ। যেহেতু এটি দ্বিতীয় কাটের প্রভাব কমাতে পারে, তাই “ওয়েফার-লেভেল প্যাকেজিং”-এ ডিবিজি পদ্ধতি দ্রুত জনপ্রিয়তা লাভ করেছে।
লেজার ডাইসিং
ওয়েফার-লেভেল চিপ স্কেল প্যাকেজ (WLCSP) প্রক্রিয়ায় প্রধানত লেজার কাটিং ব্যবহার করা হয়। লেজার কাটিং খোসা ওঠা এবং ফাটলের মতো ঘটনা কমাতে পারে, যার ফলে উন্নত মানের চিপ পাওয়া যায়, কিন্তু যখন ওয়েফারের পুরুত্ব ১০০μm-এর বেশি হয়, তখন উৎপাদনশীলতা ব্যাপকভাবে কমে যায়। তাই, এটি বেশিরভাগ ক্ষেত্রে ১০০μm-এর কম পুরুত্বের (তুলনামূলকভাবে পাতলা) ওয়েফারে ব্যবহৃত হয়। লেজার কাটিং ওয়েফারের স্ক্রাইব গ্রুভে উচ্চ-শক্তির লেজার প্রয়োগ করে সিলিকন কাটে। তবে, প্রচলিত লেজার (Conventional Laser) কাটিং পদ্ধতি ব্যবহার করার সময়, ওয়েফারের পৃষ্ঠে আগে থেকেই একটি প্রতিরক্ষামূলক ফিল্ম প্রয়োগ করতে হয়। লেজার দিয়ে ওয়েফারের পৃষ্ঠকে উত্তপ্ত বা বিকিরণ করার কারণে, এই ভৌত সংস্পর্শগুলো ওয়েফারের পৃষ্ঠে খাঁজ তৈরি করে এবং কাটা সিলিকনের টুকরোগুলোও পৃষ্ঠে লেগে যায়। এতে দেখা যায় যে, প্রচলিত লেজার কাটিং পদ্ধতিও সরাসরি ওয়েফারের পৃষ্ঠ কাটে এবং এই দিক থেকে এটি "ব্লেড" কাটিং পদ্ধতির অনুরূপ।
স্টিলথ ডাইসিং (এসডি) হলো এমন একটি পদ্ধতি যেখানে প্রথমে লেজার শক্তি দিয়ে ওয়েফারের ভেতরের অংশ কাটা হয় এবং তারপর এর পেছনের দিকে লাগানো টেপে বাহ্যিক চাপ প্রয়োগ করে সেটিকে ভেঙে ফেলা হয়, যার ফলে চিপটি আলাদা হয়ে যায়। পেছনের টেপে চাপ প্রয়োগ করা হলে, টেপটি প্রসারিত হওয়ার কারণে ওয়েফারটি তাৎক্ষণিকভাবে উপরের দিকে উঠে আসে, যার ফলে চিপটি আলাদা হয়ে যায়। প্রচলিত লেজার কাটিং পদ্ধতির তুলনায় এসডি-এর সুবিধাগুলো হলো: প্রথমত, এতে কোনো সিলিকন বর্জ্য থাকে না; দ্বিতীয়ত, কার্ফ (কার্ফ: স্ক্রাইব গ্রুভের প্রস্থ) সরু হয়, ফলে আরও বেশি চিপ পাওয়া যায়। এছাড়াও, এসডি পদ্ধতি ব্যবহার করে খোসা ওঠা এবং ফেটে যাওয়ার ঘটনা ব্যাপকভাবে হ্রাস পায়, যা কাটিংয়ের সামগ্রিক মানের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। তাই, ভবিষ্যতে এসডি পদ্ধতি সবচেয়ে জনপ্রিয় প্রযুক্তি হয়ে ওঠার প্রবল সম্ভাবনা রয়েছে।
প্লাজমা ডাইসিং
প্লাজমা কাটিং একটি সাম্প্রতিক উদ্ভাবিত প্রযুক্তি যা উৎপাদন (ফ্যাব) প্রক্রিয়ার সময় কাটার জন্য প্লাজমা এচিং ব্যবহার করে। প্লাজমা কাটিং তরলের পরিবর্তে অর্ধ-গ্যাসীয় পদার্থ ব্যবহার করে, তাই পরিবেশের উপর এর প্রভাব তুলনামূলকভাবে কম। এবং একবারে পুরো ওয়েফার কাটার পদ্ধতি অবলম্বন করা হয়, তাই এর "কাটিং" গতি তুলনামূলকভাবে দ্রুত। তবে, প্লাজমা পদ্ধতিতে কাঁচামাল হিসেবে রাসায়নিক বিক্রিয়া গ্যাস ব্যবহৃত হয় এবং এচিং প্রক্রিয়াটি খুব জটিল, তাই এর কার্যপ্রবাহ তুলনামূলকভাবে কষ্টসাধ্য। কিন্তু "ব্লেড" কাটিং এবং লেজার কাটিংয়ের তুলনায়, প্লাজমা কাটিং ওয়েফারের পৃষ্ঠের কোনো ক্ষতি করে না, ফলে ত্রুটির হার কমে যায় এবং আরও বেশি চিপ পাওয়া যায়।
সম্প্রতি, ওয়েফারের পুরুত্ব ৩০μm-এ নামিয়ে আনার ফলে প্রচুর পরিমাণে তামা (Cu) বা কম ডাইইলেকট্রিক কনস্ট্যান্টের (Low-k) উপাদান ব্যবহৃত হচ্ছে। তাই, বারের (Burr) সৃষ্টি রোধ করার জন্য প্লাজমা কাটিং পদ্ধতিও জনপ্রিয়তা পাবে। অবশ্যই, প্লাজমা কাটিং প্রযুক্তিও ক্রমাগত উন্নত হচ্ছে। আমি বিশ্বাস করি যে অদূর ভবিষ্যতে, একদিন এচিং করার সময় আর বিশেষ মাস্ক পরার প্রয়োজন হবে না, কারণ এটি প্লাজমা কাটিংয়ের একটি প্রধান উন্নয়নের দিক।
যেহেতু ওয়েফারের পুরুত্ব ক্রমাগত ১০০μm থেকে ৫০μm এবং তারপর ৩০μm-এ হ্রাস পেয়েছে, তাই স্বতন্ত্র চিপ পাওয়ার জন্য ব্যবহৃত কাটিং পদ্ধতিগুলোও “ব্রেকিং” এবং “ব্লেড” কাটিং থেকে লেজার কাটিং এবং প্লাজমা কাটিং-এর দিকে পরিবর্তিত ও উন্নত হয়েছে। যদিও ক্রমবর্ধমান উন্নত কাটিং পদ্ধতিগুলো কাটিং প্রক্রিয়ার নিজস্ব উৎপাদন খরচ বাড়িয়েছে, অন্যদিকে, সেমিকন্ডাক্টর চিপ কাটিং-এ প্রায়শই ঘটে যাওয়া খোসা ওঠা এবং ফাটলের মতো অনাকাঙ্ক্ষিত ঘটনাগুলো উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে এবং প্রতি ইউনিট ওয়েফারে প্রাপ্ত চিপের সংখ্যা বৃদ্ধি করার ফলে, একটি একক চিপের উৎপাদন খরচ নিম্নমুখী প্রবণতা দেখিয়েছে। অবশ্যই, ওয়েফারের প্রতি একক ক্ষেত্রফলে প্রাপ্ত চিপের সংখ্যা বৃদ্ধি ডাইসিং স্ট্রিটের প্রস্থ হ্রাসের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত। প্লাজমা কাটিং ব্যবহার করে, “ব্লেড” কাটিং পদ্ধতির তুলনায় প্রায় ২০% বেশি চিপ পাওয়া যায়, যা প্লাজমা কাটিং বেছে নেওয়ার অন্যতম প্রধান কারণ। ওয়েফার, চিপের বাহ্যিক রূপ এবং প্যাকেজিং পদ্ধতির উন্নয়ন ও পরিবর্তনের সাথে সাথে ওয়েফার প্রসেসিং প্রযুক্তি এবং ডিবিজি-র মতো বিভিন্ন কাটিং প্রক্রিয়ারও উদ্ভব ঘটছে।
পোস্ট করার সময়: ১০-অক্টোবর-২০২৪