वेफर डाइसिंग क्या है?

A वफ़रएक वास्तविक अर्धचालक चिप बनने के लिए इसे तीन परिवर्तनों से गुजरना पड़ता है: सबसे पहले, ब्लॉक के आकार के पिंड को वेफर्स में काट दिया जाता है; दूसरी प्रक्रिया में, पिछली प्रक्रिया के माध्यम से वेफर के सामने ट्रांजिस्टर उकेरे जाते हैं; अंत में, पैकेजिंग की जाती है, यानी काटने की प्रक्रिया के माध्यम से,वफ़रएक पूर्ण अर्धचालक चिप बन जाता 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, अर्धचालक एकीकरण के सुधार के साथ, की मोटाईवेफर्सपतला और पतला होता जा रहा है, जो निश्चित रूप से "एकीकरण" 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 की संरचना और स्थिति को निर्धारित कर सकता है, जो डाई से अलग किए गए छोटे चिप्स हैं।वफ़र, साथ ही वेफर पर पैड (विद्युत कनेक्शन पथ) की संरचना और स्थिति; इसके विपरीत, फ्रंट-एंड प्रक्रियाओं के विकास ने प्रक्रिया और विधि को बदल दिया हैवफ़रबैक-एंड प्रक्रिया में बैक थिनिंग और "डाई डाइसिंग" शामिल है। 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 तदनुसार बदल जाएगा।

स्क्राइब डाइसिंग

शुरुआती दिनों में, बाहरी बल लगाकर "तोड़ना" एकमात्र पासा विधि थी जो विभाजित कर सकती थीवफ़रहेक्साहेड्रोन डाई में। हालाँकि, इस विधि में छोटे चिप के किनारे के छिलने या टूटने का नुकसान है। इसके अलावा, चूँकि धातु की सतह पर गड़गड़ाहट पूरी तरह से नहीं हटाई जाती है, इसलिए 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, सतहवफ़रलगभग आधी गहराई तक काटा जाता है। जैसा कि नाम से पता चलता है, "स्क्राइबिंग" का अर्थ है वेफर के सामने के हिस्से को पहले से ही आरी से (आधा काटकर) काटने के लिए एक प्ररित करनेवाला का उपयोग करना। शुरुआती दिनों में, 6 इंच से कम के अधिकांश वेफ़र में पहले चिप्स के बीच "स्लाइसिंग" और फिर "ब्रेकिंग" की इस कटिंग विधि का उपयोग किया जाता था।

ब्लेड डाइसिंग या ब्लेड सॉइंग

"स्क्रबिंग" कटिंग विधि धीरे-धीरे "ब्लेड डाइसिंग" कटिंग (या सॉइंग) विधि में विकसित हुई, जो लगातार दो या तीन बार ब्लेड का उपयोग करके काटने की एक विधि है। "ब्लेड" कटिंग विधि "स्क्रबिंग" के बाद "ब्रेकिंग" के दौरान 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, यानी "ब्लेड" कटिंग के बाद, यह "ब्रेकिंग" नहीं है, बल्कि ब्लेड से फिर से काटना है। इसलिए, इसे "स्टेप डाइसिंग" विधि भी कहा जाता है।

कटिंग प्रक्रिया के दौरान वेफर को बाहरी नुकसान से बचाने के लिए, सुरक्षित "सिंगलिंग" सुनिश्चित करने के लिए वेफर पर पहले से 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 ठीक करना) के दौरान, पीछे से जुड़ी फिल्म अपने आप गिर जाएगी। कटिंग के दौरान उच्च घर्षण के कारण, DI पानी को सभी दिशाओं से लगातार स्प्रे किया जाना चाहिए। इसके अलावा, प्ररित करनेवाला को हीरे के कणों के साथ जोड़ा जाना चाहिए ताकि स्लाइस को बेहतर तरीके से काटा जा सके। इस समय, कट (ब्लेड की मोटाई: खांचे की चौड़ाई) एक समान होनी चाहिए और डाइसिंग खांचे की चौड़ाई से अधिक नहीं होनी चाहिए।
लंबे समय से, आरी 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 को काट सकता है। हालांकि, अगर स्लाइस की फीडिंग स्पीड बहुत बढ़ जाती है, तो चिपलेट एज छीलने की संभावना बढ़ जाएगी। इसलिए, प्ररित करनेवाला के घुमावों की संख्या को लगभग 30,000 बार प्रति मिनट पर नियंत्रित किया जाना चाहिए। यह देखा जा सकता है कि अर्धचालक प्रक्रिया की तकनीक अक्सर संचय और परीक्षण और त्रुटि की लंबी अवधि के माध्यम से धीरे-धीरे जमा होने वाला एक रहस्य है (यूटेक्टिक बॉन्डिंग पर अगले खंड में, हम काटने और डीएएफ के बारे में सामग्री पर चर्चा करेंगे)।

पीसने से पहले डाइसिंग (DBG): काटने के क्रम ने विधि को बदल दिया है

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

लेजर डाइसिंग

वेफर-लेवल चिप स्केल पैकेज (WLCSP) प्रक्रिया मुख्य रूप से लेजर कटिंग का उपयोग करती है। लेजर कटिंग छीलने और टूटने जैसी घटनाओं को कम कर सकती 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 ज्यादातर 100μm (अपेक्षाकृत पतले) से कम मोटाई वाले वेफर्स पर किया जाता है। लेजर कटिंग वेफर के स्क्राइब ग्रूव पर हाई-एनर्जी लेजर लगाकर सिलिकॉन को काटती है। हालांकि, पारंपरिक लेजर (कन्वेंशनल लेजर) कटिंग विधि का उपयोग करते समय, वेफर की सतह पर पहले से एक सुरक्षात्मक फिल्म लगाई जानी चाहिए। क्योंकि लेजर के साथ वेफर की सतह को गर्म करने या विकिरणित करने से, ये भौतिक संपर्क वेफर की सतह पर खांचे का निर्माण करेंगे, और कटे हुए सिलिकॉन के टुकड़े भी सतह से चिपक जाएंगे। यह देखा जा सकता है कि पारंपरिक लेजर कटिंग विधि भी वेफर की सतह को सीधे काटती है, और इस संबंध में, यह "ब्लेड" कटिंग विधि के समान है।

स्टील्थ डाइसिंग (SD) एक ऐसी विधि है जिसमें पहले वेफर के अंदर लेजर ऊर्जा से काटा जाता है, और फिर पीछे लगे टेप पर बाहरी दबाव डालकर उसे तोड़ा जाता है, जिससे चिप अलग हो जाती है। जब पीछे लगे टेप पर दबाव डाला जाता है, तो टेप के खिंचने के कारण वेफर तुरंत ऊपर की ओर उठ जाता है, जिससे चिप अलग हो जाती है। पारंपरिक लेजर कटिंग विधि की तुलना में SD के फायदे ये हैं: पहला, इसमें सिलिकॉन का मलबा नहीं होता; दूसरा, केर्फ (केर्फ: स्क्राइब ग्रूव की चौड़ाई) संकरी होती है, इसलिए अधिक चिप्स प्राप्त किए जा सकते हैं। इसके अलावा, SD विधि का उपयोग करके छीलने और टूटने की घटना बहुत कम हो जाएगी, जो कटिंग की समग्र गुणवत्ता के लिए महत्वपूर्ण है। इसलिए, भविष्य में SD विधि के सबसे लोकप्रिय तकनीक बनने की बहुत संभावना है।

प्लाज्मा 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 कटिंग में तरल पदार्थ के बजाय अर्ध-गैस सामग्री का उपयोग किया जाता है, इसलिए पर्यावरण पर प्रभाव अपेक्षाकृत कम होता है। और एक बार में पूरे वेफर को 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 वेफर की सतह को नुकसान नहीं पहुँचाती 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 (लो-के) का उपयोग किया जाता है। इसलिए, गड़गड़ाहट (बर्स) को रोकने के लिए, प्लाज्मा कटिंग विधियों को भी प्राथमिकता दी जाएगी। बेशक, प्लाज्मा कटिंग तकनीक भी लगातार विकसित हो रही है। मेरा मानना ​​है कि निकट भविष्य में, एक दिन नक्काशी करते समय एक विशेष मुखौटा पहनने की आवश्यकता नहीं होगी, क्योंकि यह प्लाज्मा कटिंग की एक प्रमुख विकास दिशा है।

चूंकि वेफर्स की मोटाई लगातार 100μm से 50μm और फिर 30μm तक कम हो गई है, इसलिए स्वतंत्र चिप्स प्राप्त करने के लिए कटिंग के तरीके भी बदल रहे हैं और "ब्रेकिंग" और "ब्लेड" कटिंग से लेकर लेजर कटिंग और प्लाज्मा कटिंग तक विकसित हो रहे हैं। हालाँकि तेजी से परिपक्व होती कटिंग विधियों ने कटिंग प्रक्रिया की उत्पादन लागत में वृद्धि की है, दूसरी ओर, सेमीकंडक्टर चिप कटिंग में अक्सर होने वाली छीलने और टूटने जैसी अवांछनीय घटनाओं को काफी कम करके और प्रति यूनिट वेफर प्राप्त चिप्स की संख्या में वृद्धि करके, एक चिप की उत्पादन लागत में गिरावट का रुझान दिखाया है। बेशक, वेफर के प्रति यूनिट क्षेत्र में प्राप्त चिप्स की संख्या में वृद्धि डाइसिंग स्ट्रीट की चौड़ाई में कमी से निकटता से संबंधित है। प्लाज्मा कटिंग का उपयोग करके, "ब्लेड" कटिंग विधि का उपयोग करने की तुलना में लगभग 20% अधिक चिप्स प्राप्त किए जा सकते हैं वेफर्स, चिप उपस्थिति और पैकेजिंग विधियों के विकास और परिवर्तन के साथ, वेफर प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी और डीबीजी जैसी विभिन्न कटिंग प्रक्रियाएं भी उभर रही हैं।