વેફર ડાઇસિંગ શું છે?

A વેફરવાસ્તવિક સેમિકન્ડક્ટર ચિપ બનવા માટે ત્રણ ફેરફારોમાંથી પસાર થવું પડે છે: પ્રથમ, બ્લોક આકારના પિંડને વેફરમાં કાપવામાં આવે છે; બીજી પ્રક્રિયામાં, પાછલી પ્રક્રિયા દ્વારા વેફરના આગળના ભાગમાં ટ્રાન્ઝિસ્ટર કોતરવામાં આવે છે; અંતે, પેકેજિંગ કરવામાં આવે છે, એટલે કે, કટીંગ પ્રક્રિયા દ્વારા,વેફરસંપૂર્ણ સેમિકન્ડક્ટર ચિપ બને છે. તે જોઈ શકાય છે કે પેકેજિંગ પ્રક્રિયા બેક-એન્ડ પ્રક્રિયાની છે. આ પ્રક્રિયામાં, વેફરને અનેક હેક્સાહેડ્રોન 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 ઇન્ટિગ્રેશનમાં સુધારો થતાં, જાડાઈવેફર્સપાતળું અને પાતળું થતું ગયું છે, જે અલબત્ત "સિંગ્યુલેશન" પ્રક્રિયામાં ઘણી મુશ્કેલી લાવે છે.

વેફર ડાઇસિંગનો વિકાસ

ફ્રન્ટ-એન્ડ અને બેક-એન્ડ પ્રક્રિયાઓ વિવિધ રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા વિકસિત થઈ છે: બેક-એન્ડ પ્રક્રિયાઓનો ઉત્ક્રાંતિ હેક્સાહેડ્રોનની રચના અને સ્થિતિ નક્કી કરી શકે છે જે ડાઇથી અલગ પડેલી નાની ચિપ્સ છે.વેફર, તેમજ વેફર પર પેડ્સ (વિદ્યુત જોડાણ પાથ) ની રચના અને સ્થિતિ; તેનાથી વિપરીત, ફ્રન્ટ-એન્ડ પ્રક્રિયાઓના ઉત્ક્રાંતિએ પ્રક્રિયા અને પદ્ધતિ બદલી નાખી છેવેફરબેક-એન્ડ પ્રક્રિયામાં બેક થિનિંગ અને "ડાઇ ડાયસિંગ". તેથી, પેકેજના વધતા જતા સુસંસ્કૃત દેખાવની બેક-એન્ડ પ્રક્રિયા પર મોટી અસર પડશે. વધુમાં, પેકેજના દેખાવમાં ફેરફાર અનુસાર ડાયસિંગની સંખ્યા, પ્રક્રિયા અને પ્રકાર પણ બદલાશે.

સ્ક્રાઇબ ડાઇસિંગ

શરૂઆતના દિવસોમાં, બાહ્ય બળનો ઉપયોગ કરીને "તોડવું" એ એકમાત્ર ડાઇસિંગ પદ્ધતિ હતી જે વિભાજીત કરી શકતી હતીવેફરષટ્કોણમાં મૃત્યુ પામે છે. જોકે, આ પદ્ધતિમાં નાના ચિપની ધાર ચીપિંગ અથવા ક્રેકીંગના ગેરફાયદા છે. વધુમાં, ધાતુની સપાટી પરના બરર્સ સંપૂર્ણપણે દૂર ન થયા હોવાથી, કાપેલી સપાટી પણ ખૂબ જ ખરબચડી હોય છે.
આ સમસ્યાને ઉકેલવા માટે, "સ્ક્રાઇબિંગ" કટીંગ પદ્ધતિ અસ્તિત્વમાં આવી, એટલે કે, "તોડતા પહેલા", સપાટીવેફરલગભગ અડધા ઊંડાઈ સુધી કાપવામાં આવે છે. "સ્ક્રાઇબિંગ", જેમ કે નામ સૂચવે છે, તેનો અર્થ વેફરની આગળની બાજુ અગાઉથી કાપવા (અડધી કાપવા) માટે ઇમ્પેલરનો ઉપયોગ કરવાનો છે. શરૂઆતના દિવસોમાં, 6 ઇંચથી ઓછી લંબાઈવાળા મોટાભાગના વેફર્સ આ કટીંગ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરતા હતા જેમાં પહેલા ચિપ્સ વચ્ચે "કાપવા" અને પછી "તોડવાનું" હતું.

બ્લેડ ડાઇસિંગ અથવા બ્લેડ સોઇંગ

"સ્ક્રાઇબિંગ" કટીંગ પદ્ધતિ ધીમે ધીમે "બ્લેડ ડાઇસિંગ" કટીંગ (અથવા સોઇંગ) પદ્ધતિમાં વિકસિત થઈ, જે સતત બે કે ત્રણ વખત બ્લેડનો ઉપયોગ કરીને કાપવાની પદ્ધતિ છે. "બ્લેડ" કટીંગ પદ્ધતિ "સ્ક્રાઇબિંગ" પછી "તોડતી" વખતે નાની ચિપ્સ છાલવાની ઘટનાની ભરપાઈ કરી શકે છે, અને "સિંગ્યુલેશન" પ્રક્રિયા દરમિયાન નાની ચિપ્સને સુરક્ષિત કરી શકે છે. "બ્લેડ" કટીંગ અગાઉના "ડાઇસિંગ" કટીંગ કરતા અલગ છે, એટલે કે, "બ્લેડ" કટીંગ પછી, તે "તોડતી" નથી, પરંતુ બ્લેડથી ફરીથી કાપતી હોય છે. તેથી, તેને "સ્ટેપ ડાઇસિંગ" પદ્ધતિ પણ કહેવામાં આવે છે.

કટીંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન વેફરને બાહ્ય નુકસાનથી બચાવવા માટે, સુરક્ષિત "સિંગલિંગ" સુનિશ્ચિત કરવા માટે વેફર પર અગાઉથી એક ફિલ્મ લગાવવામાં આવશે. "બેક ગ્રાઇન્ડીંગ" પ્રક્રિયા દરમિયાન, ફિલ્મ વેફરના આગળના ભાગ સાથે જોડાયેલ હશે. પરંતુ તેનાથી વિપરીત, "બ્લેડ" કટીંગમાં, ફિલ્મ વેફરના પાછળના ભાગ સાથે જોડાયેલ હોવી જોઈએ. યુટેક્ટિક ડાઇ બોન્ડિંગ (ડાઇ બોન્ડિંગ, PCB અથવા ફિક્સ્ડ ફ્રેમ પર અલગ ચિપ્સને ફિક્સ કરવા) દરમિયાન, પાછળ જોડાયેલ ફિલ્મ આપમેળે પડી જશે. કટીંગ દરમિયાન ઉચ્ચ ઘર્ષણને કારણે, DI પાણીને બધી દિશાઓથી સતત છંટકાવ કરવો જોઈએ. વધુમાં, ઇમ્પેલરને હીરાના કણો સાથે જોડવું જોઈએ જેથી સ્લાઇસેસને વધુ સારી રીતે કાપી શકાય. આ સમયે, કટ (બ્લેડ જાડાઈ: ખાંચની પહોળાઈ) એકસમાન હોવી જોઈએ અને ડાઇસિંગ ખાંચની પહોળાઈ કરતાં વધુ ન હોવી જોઈએ.
લાંબા સમયથી, સોઇંગ એ સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી પરંપરાગત કટીંગ પદ્ધતિ રહી છે. તેનો સૌથી મોટો ફાયદો એ છે કે તે ટૂંકા સમયમાં મોટી સંખ્યામાં વેફર્સ કાપી શકે છે. જો કે, જો સ્લાઇસની ફીડિંગ સ્પીડ ખૂબ વધી જાય, તો ચિપલેટ એજ પીલીંગની શક્યતા વધી જશે. તેથી, ઇમ્પેલરના પરિભ્રમણની સંખ્યા પ્રતિ મિનિટ લગભગ 30,000 વખત નિયંત્રિત થવી જોઈએ. તે જોઈ શકાય છે કે સેમિકન્ડક્ટર પ્રક્રિયાની ટેકનોલોજી ઘણીવાર લાંબા સમય સુધી સંચય અને અજમાયશ અને ભૂલ દ્વારા ધીમે ધીમે સંચિત થતી ગુપ્ત હોય છે (યુટેક્ટીક બોન્ડિંગ પરના આગામી વિભાગમાં, આપણે કટીંગ અને DAF વિશેની સામગ્રીની ચર્ચા કરીશું).

ગ્રાઇન્ડીંગ પહેલાં ડાઇસિંગ (DBG): કટીંગ ક્રમે પદ્ધતિ બદલી નાખી છે

જ્યારે 8-ઇંચ વ્યાસવાળા વેફર પર બ્લેડ કટીંગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ચિપલેટ એજ પીલીંગ કે ક્રેકીંગ વિશે ચિંતા કરવાની જરૂર નથી. પરંતુ જેમ જેમ વેફરનો વ્યાસ 21 ઇંચ સુધી વધે છે અને જાડાઈ અત્યંત પાતળી થઈ જાય છે, પીલીંગ અને ક્રેકીંગની ઘટના ફરીથી દેખાવા લાગે છે. કટીંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન વેફર પર ભૌતિક અસરને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડવા માટે, "ગ્રાઇન્ડીંગ પહેલાં ડાઇસિંગ" ની DBG પદ્ધતિ પરંપરાગત કટીંગ ક્રમને બદલે છે. પરંપરાગત "બ્લેડ" કટીંગ પદ્ધતિથી વિપરીત જે સતત કાપે છે, DBG પહેલા "બ્લેડ" કટ કરે છે, અને પછી ચિપ વિભાજીત થાય ત્યાં સુધી પાછળની બાજુ સતત પાતળી કરીને ધીમે ધીમે વેફર જાડાઈને પાતળી કરે છે. એવું કહી શકાય કે DBG એ પાછલી "બ્લેડ" કટીંગ પદ્ધતિનું અપગ્રેડેડ વર્ઝન છે. કારણ કે તે બીજા કટની અસર ઘટાડી શકે છે, DBG પદ્ધતિ "વેફર-લેવલ પેકેજિંગ" માં ઝડપથી લોકપ્રિય થઈ છે.

લેસર ડાઇસિંગ

વેફર-લેવલ ચિપ સ્કેલ પેકેજ (WLCSP) પ્રક્રિયા મુખ્યત્વે લેસર કટીંગનો ઉપયોગ કરે છે. લેસર કટીંગ પીલીંગ અને ક્રેકીંગ જેવી ઘટનાઓ ઘટાડી શકે છે, જેનાથી સારી ગુણવત્તાવાળી ચિપ્સ મેળવી શકાય છે, પરંતુ જ્યારે વેફરની જાડાઈ 100μm કરતા વધુ હોય છે, ત્યારે ઉત્પાદકતામાં ઘણો ઘટાડો થશે. તેથી, તેનો ઉપયોગ મોટે ભાગે 100μm કરતા ઓછી જાડાઈ (પ્રમાણમાં પાતળી) ધરાવતા વેફર પર થાય છે. લેસર કટીંગ વેફરના સ્ક્રિબ ગ્રુવ પર ઉચ્ચ-ઊર્જા લેસર લગાવીને સિલિકોનને કાપી નાખે છે. જો કે, પરંપરાગત લેસર (કન્વેશનલ લેસર) કટીંગ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરતી વખતે, વેફર સપાટી પર અગાઉથી રક્ષણાત્મક ફિલ્મ લગાવવી આવશ્યક છે. કારણ કે લેસરથી વેફરની સપાટીને ગરમ કરવાથી અથવા ઇરેડિયેટ કરવાથી, આ ભૌતિક સંપર્કો વેફરની સપાટી પર ખાંચો ઉત્પન્ન કરશે, અને કાપેલા સિલિકોન ટુકડાઓ પણ સપાટી પર 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 ડાઇસિંગ (SD) એ એક પદ્ધતિ છે જેમાં પહેલા લેસર ઉર્જાથી વેફરના અંદરના ભાગને કાપવામાં આવે છે, અને પછી પાછળના ભાગ સાથે જોડાયેલ ટેપ પર બાહ્ય દબાણ લાગુ કરીને તેને તોડી નાખવામાં આવે છે, જેનાથી ચિપ અલગ થાય છે. જ્યારે પાછળના ભાગ પર ટેપ પર દબાણ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ટેપના ખેંચાણને કારણે વેફર તરત જ ઉપર તરફ ઉંચો થઈ જશે, જેનાથી ચિપ અલગ થઈ જશે. પરંપરાગત લેસર કટીંગ પદ્ધતિ કરતાં SD ના ફાયદા છે: પ્રથમ, કોઈ સિલિકોન કાટમાળ નથી; બીજું, કેર્ફ (કેર્ફ: સ્ક્રિબ ગ્રુવની પહોળાઈ) સાંકડી છે, તેથી વધુ ચિપ્સ મેળવી શકાય છે. વધુમાં, SD પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને પીલિંગ અને ક્રેકીંગની ઘટનામાં ઘણો ઘટાડો થશે, જે કટીંગની એકંદર ગુણવત્તા માટે મહત્વપૂર્ણ છે. તેથી, SD પદ્ધતિ ભવિષ્યમાં સૌથી લોકપ્રિય ટેકનોલોજી બનવાની શક્યતા છે.

પ્લાઝ્મા ડાઇસિંગ
પ્લાઝ્મા કટીંગ એ તાજેતરમાં વિકસિત ટેકનોલોજી છે જે ઉત્પાદન (ફેબ) પ્રક્રિયા દરમિયાન કાપવા માટે પ્લાઝ્મા એચીંગનો ઉપયોગ કરે છે. પ્લાઝ્મા કટીંગ પ્રવાહીને બદલે અર્ધ-ગેસ સામગ્રીનો ઉપયોગ કરે છે, તેથી પર્યાવરણ પર અસર પ્રમાણમાં ઓછી હોય છે. અને એક સમયે સમગ્ર વેફર કાપવાની પદ્ધતિ અપનાવવામાં આવે છે, તેથી "કટીંગ" ગતિ પ્રમાણમાં ઝડપી હોય છે. જો કે, પ્લાઝ્મા પદ્ધતિમાં કાચા માલ તરીકે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા ગેસનો ઉપયોગ થાય છે, અને એચીંગ પ્રક્રિયા ખૂબ જ જટિલ છે, તેથી તેનો પ્રક્રિયા પ્રવાહ પ્રમાણમાં બોજારૂપ છે. પરંતુ "બ્લેડ" કટીંગ અને લેસર કટીંગની તુલનામાં, પ્લાઝ્મા કટીંગ વેફર સપાટીને નુકસાન પહોંચાડતું નથી, જેનાથી ખામી દર ઓછો થાય છે અને વધુ ચિપ્સ મળે છે.

તાજેતરમાં, વેફરની જાડાઈ ઘટાડીને 30μm કરવામાં આવી છે, અને ઘણી બધી કોપર (Cu) અથવા ઓછી ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિર સામગ્રી (લો-k) નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. તેથી, બર (બર) ને રોકવા માટે, પ્લાઝ્મા કટીંગ પદ્ધતિઓને પણ પસંદ કરવામાં આવશે. અલબત્ત, પ્લાઝ્મા કટીંગ ટેકનોલોજી પણ સતત વિકાસશીલ છે. મારું માનવું છે કે નજીકના ભવિષ્યમાં, એક દિવસ એચિંગ કરતી વખતે ખાસ માસ્ક પહેરવાની જરૂર રહેશે નહીં, કારણ કે આ પ્લાઝ્મા કટીંગની એક મુખ્ય વિકાસ દિશા છે.

વેફર્સની જાડાઈ સતત 100μm થી 50μm અને પછી 30μm સુધી ઘટાડી દેવામાં આવી હોવાથી, સ્વતંત્ર ચિપ્સ મેળવવા માટેની કટીંગ પદ્ધતિઓ પણ "બ્રેકિંગ" અને "બ્લેડ" કટીંગથી લેસર કટીંગ અને પ્લાઝ્મા કટીંગ સુધી બદલાઈ રહી છે અને વિકાસ પામી રહી છે. જોકે વધુને વધુ પરિપક્વ કટીંગ પદ્ધતિઓએ કટીંગ પ્રક્રિયાના ઉત્પાદન ખર્ચમાં વધારો કર્યો છે, બીજી તરફ, સેમિકન્ડક્ટર ચિપ કટીંગમાં વારંવાર થતી પીલિંગ અને ક્રેકીંગ જેવી અનિચ્છનીય ઘટનાઓમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરીને અને પ્રતિ યુનિટ વેફર મેળવેલી ચિપ્સની સંખ્યામાં વધારો કરીને, એક ચિપના ઉત્પાદન ખર્ચમાં ઘટાડો જોવા મળ્યો છે. અલબત્ત, વેફરના યુનિટ વિસ્તાર દીઠ મેળવેલી ચિપ્સની સંખ્યામાં વધારો ડાઇસિંગ સ્ટ્રીટની પહોળાઈમાં ઘટાડા સાથે ગાઢ સંબંધ ધરાવે છે. પ્લાઝ્મા કટીંગનો ઉપયોગ કરીને, "બ્લેડ" કટીંગ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવાની તુલનામાં લગભગ 20% વધુ ચિપ્સ મેળવી શકાય છે, જે લોકો પ્લાઝ્મા કટીંગ પસંદ કરે છે તેનું એક મુખ્ય કારણ પણ છે. વેફર, ચિપ દેખાવ અને પેકેજિંગ પદ્ધતિઓના વિકાસ અને ફેરફારો સાથે, વેફર પ્રોસેસિંગ ટેકનોલોજી અને DBG જેવી વિવિધ કટીંગ પ્રક્રિયાઓ પણ ઉભરી રહી છે.