वेफर डाइसिंग क्या है?

A वफ़रएक वास्तविक सेमीकंडक्टर चिप बनने के लिए इसे तीन चरणों से गुजरना पड़ता है: सबसे पहले, ब्लॉक के आकार के पिंड को वेफर्स में काटा 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,वफ़रयह एक पूर्ण सेमीकंडक्टर चिप बन जाता है। यह देखा जा सकता है कि पैकेजिंग प्रक्रिया बैक-एंड प्रक्रिया के अंतर्गत आती है। इस प्रक्रिया में, वेफर को कई षट्भुजाकार व्यक्तिगत चिप्स में काटा जाता है। स्वतंत्र चिप्स प्राप्त करने की इस प्रक्रिया को "सिंगुलेशन" कहा जाता है, और वेफर बोर्ड को स्वतंत्र घनाकार में काटने की प्रक्रिया को "वेफर कटिंग (डाई सॉइंग)" कहा जाता है। हाल ही में, सेमीकंडक्टर एकीकरण में सुधार के साथ, मोटाईवेफर्सयह लगातार पतला होता जा रहा है, जिससे "सिंगुलेशन" प्रक्रिया में काफी कठिनाई आती है।

वेफर डाइसिंग का विकास

फ्रंट-एंड और बैक-एंड प्रक्रियाएं विभिन्न तरीकों से परस्पर क्रिया के माध्यम से विकसित हुई हैं: बैक-एंड प्रक्रियाओं का विकास डाई से अलग किए गए हेक्साहेड्रॉन छोटे चिप्स की संरचना और स्थिति निर्धारित कर सकता है।वफ़रइसके अलावा, वेफर पर पैड (विद्युत कनेक्शन पथ) की संरचना और स्थिति में भी बदलाव आया है; इसके विपरीत, फ्रंट-एंड प्रक्रियाओं के विकास ने प्रक्रिया और विधि को बदल दिया है।वफ़रबैक-एंड प्रक्रिया में बैक थिनिंग और "डाई डाइसिंग" जैसी तकनीकें शामिल हैं। इसलिए, पैकेज की बढ़ती हुई परिष्कृत दिखावट का बैक-एंड प्रक्रिया पर गहरा प्रभाव पड़ेगा। इसके अलावा, पैकेज की दिखावट में बदलाव के अनुसार डाइसिंग की संख्या, प्रक्रिया और प्रकार में भी बदलाव आएगा।

स्क्राइब डाइसिंग

शुरुआती दिनों में, बाहरी बल लगाकर "तोड़ना" ही पासे को विभाजित करने का एकमात्र तरीका था।वफ़रषट्भुजाकार सांचों में धातु को ढाला जाता है। हालांकि, इस विधि में छोटे टुकड़ों के किनारों के छिटकने या दरार पड़ने की समस्या होती है। इसके अलावा, धातु की सतह पर मौजूद खुरदरेपन को पूरी तरह से हटाया नहीं जा पाता, इसलिए कटी हुई सतह भी बहुत खुरदरी होती है।
इस समस्या को हल करने के लिए, "स्क्राइबिंग" कटिंग विधि अस्तित्व में आई, यानी "तोड़ने" से पहले, सतह कोवफ़रलगभग आधी गहराई तक काटा जाता है। "स्क्राइबिंग", जैसा कि नाम से पता चलता है, इम्पेलर का उपयोग करके वेफर के सामने वाले हिस्से को पहले से ही आधा काटने की प्रक्रिया को संदर्भित करता है। शुरुआती दिनों में, 6 इंच से कम मोटाई वाले अधिकांश वेफर्स में पहले चिप्स के बीच "स्लाइसिंग" और फिर "ब्रेकिंग" की इस काटने की विधि का उपयोग किया जाता था।

ब्लेड डाइसिंग या ब्लेड सॉइंग

“स्क्राइबिंग” कटिंग विधि धीरे-धीरे “ब्लेड डाइसिंग” कटिंग (या आरी से काटने) विधि में विकसित हुई, जिसमें एक ब्लेड का उपयोग करके लगातार दो या तीन बार काटा जाता है। “ब्लेड” कटिंग विधि “स्क्राइबिंग” के बाद “ब्रेकिंग” के दौरान छिलने वाले छोटे टुकड़ों की समस्या को दूर करती है और “सिंगुलेशन” प्रक्रिया के दौरान छोटे टुकड़ों को सुरक्षित रखती है। “ब्लेड” कटिंग पिछली “डाइसिंग” कटिंग से इस मायने में भिन्न है कि “ब्लेड” कटिंग के बाद “ब्रेकिंग” नहीं की जाती, बल्कि ब्लेड से दोबारा काटा जाता है। इसलिए इसे “स्टेप डाइसिंग” विधि भी कहा जाता है।

कटिंग प्रक्रिया के दौरान वेफर को बाहरी क्षति से बचाने के लिए, सुरक्षित "सिंगलिंग" सुनिश्चित करने हेतु वेफर पर पहले से एक फिल्म लगाई जाएगी। "बैक ग्राइंडिंग" प्रक्रिया के दौरान, फिल्म वेफर के सामने वाले हिस्से पर लगाई जाएगी। इसके विपरीत, "ब्लेड" कटिंग में, फिल्म वेफर के पीछे वाले हिस्से पर लगाई जानी चाहिए। यूटेक्टिक डाई बॉन्डिंग (डाई बॉन्डिंग, पीसीबी या फिक्स्ड फ्रेम पर अलग किए गए चिप्स को फिक्स करना) के दौरान, पीछे लगी फिल्म अपने आप निकल जाएगी। कटिंग के दौरान उच्च घर्षण के कारण, सभी दिशाओं से लगातार डीआई पानी का छिड़काव किया जाना चाहिए। इसके अलावा, स्लाइस को बेहतर ढंग से काटने के लिए इम्पेलर में डायमंड पार्टिकल्स लगाए जाने चाहिए। इस समय, कट (ब्लेड की मोटाई: ग्रूव की चौड़ाई) एकसमान होना चाहिए और डाइसिंग ग्रूव की चौड़ाई से अधिक नहीं होना चाहिए।
लंबे समय से, आरी से काटना सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली पारंपरिक कटिंग विधि रही है। इसका सबसे बड़ा लाभ यह है कि यह कम समय में बड़ी संख्या में वेफर्स को काट सकती है। हालांकि, यदि स्लाइस की फीडिंग गति बहुत बढ़ा दी जाए, तो चिपलेट के किनारों के छिलने की संभावना बढ़ जाती है। इसलिए, इम्पेलर के घूर्णन की संख्या को लगभग 30,000 बार प्रति मिनट पर नियंत्रित किया जाना चाहिए। इससे पता चलता है कि सेमीकंडक्टर प्रक्रिया की तकनीक अक्सर लंबे समय के संचय और परीक्षण और त्रुटि के माध्यम से धीरे-धीरे अर्जित किया गया एक रहस्य है (यूटेक्टिक बॉन्डिंग पर अगले खंड में, हम कटिंग और डीएएफ के बारे में चर्चा करेंगे)।

पीसने से पहले छोटे-छोटे टुकड़ों में काटना (DBG): काटने के क्रम में बदलाव आया है।

जब 8 इंच व्यास वाले वेफर पर ब्लेड कटिंग की जाती है, तो चिपलेट के किनारों के छिलने या टूटने की चिंता नहीं होती। लेकिन जैसे ही वेफर का व्यास 21 इंच तक बढ़ता है और मोटाई बहुत कम हो जाती है, छिलने और टूटने की समस्या फिर से शुरू हो जाती है। कटिंग प्रक्रिया के दौरान वेफर पर पड़ने वाले भौतिक प्रभाव को काफी हद तक कम करने के लिए, पारंपरिक कटिंग प्रक्रिया की जगह "पीसने से पहले काटने" की DBG विधि का उपयोग किया जाता है। पारंपरिक "ब्लेड" कटिंग विधि में लगातार कटिंग की जाती है, जबकि DBG में पहले "ब्लेड" से कटिंग की जाती है, और फिर चिप के टूटने तक पीछे की तरफ से लगातार कटिंग करके वेफर की मोटाई को धीरे-धीरे कम किया जाता है। DBG को पिछली "ब्लेड" कटिंग विधि का उन्नत संस्करण कहा जा सकता है। दूसरी कटिंग के प्रभाव को कम करने के कारण, DBG विधि "वेफर-लेवल पैकेजिंग" में तेजी से लोकप्रिय हो रही है।

लेजर डाइसिंग

वेफर-स्तरीय चिप स्केल पैकेज (WLCSP) प्रक्रिया में मुख्य रूप से लेजर कटिंग का उपयोग होता है। लेजर कटिंग से छिलने और दरार पड़ने जैसी समस्याएं कम हो जाती हैं, जिससे बेहतर गुणवत्ता वाली चिप्स प्राप्त होती हैं। हालांकि, वेफर की मोटाई 100μm से अधिक होने पर उत्पादकता काफी कम हो जाती है। इसलिए, इसका उपयोग मुख्य रूप से 100μm से कम मोटाई (अपेक्षाकृत पतली) वाले वेफर्स पर किया जाता है। लेजर कटिंग में वेफर के खांचे पर उच्च-ऊर्जा लेजर लगाकर सिलिकॉन को काटा जाता है। हालांकि, पारंपरिक लेजर कटिंग विधि का उपयोग करते समय, वेफर की सतह पर पहले से एक सुरक्षात्मक फिल्म लगानी आवश्यक होती है। लेजर द्वारा वेफर की सतह को गर्म करने या विकिरणित करने से भौतिक संपर्क के कारण वेफर की सतह पर खांचे बन जाते हैं और कटे हुए सिलिकॉन के टुकड़े भी सतह पर चिपक जाते हैं। यह देखा जा सकता है कि पारंपरिक लेजर कटिंग विधि भी सीधे वेफर की सतह को काटती है, और इस मामले में यह "ब्लेड" कटिंग विधि के समान है।

स्टील्थ डाइसिंग (एसडी) एक ऐसी विधि है जिसमें पहले लेजर ऊर्जा से वेफर के अंदरूनी हिस्से को काटा जाता है, और फिर पीछे लगी टेप पर बाहरी दबाव डालकर उसे तोड़ा जाता है, जिससे चिप अलग हो जाती है। पीछे लगी टेप पर दबाव डालने से वेफर तुरंत ऊपर उठ जाती है, जिससे चिप अलग हो जाती है। पारंपरिक लेजर कटिंग विधि की तुलना में एसडी के कई फायदे हैं: पहला, इसमें सिलिकॉन के टुकड़े नहीं निकलते; दूसरा, कटी हुई खांचे की चौड़ाई कम होती है, जिससे अधिक चिप्स प्राप्त की जा सकती हैं। इसके अलावा, एसडी विधि से छिलने और दरार पड़ने की समस्या काफी कम हो जाती है, जो कटिंग की समग्र गुणवत्ता के लिए महत्वपूर्ण है। इसलिए, एसडी विधि भविष्य में सबसे लोकप्रिय तकनीक बनने की प्रबल संभावना है।

प्लाज्मा डाइसिंग
प्लाज्मा कटिंग एक नई विकसित तकनीक है जो निर्माण (फैब्रिकेशन) प्रक्रिया के दौरान कटिंग के लिए प्लाज्मा एचिंग का उपयोग करती है। प्लाज्मा कटिंग में तरल पदार्थों के बजाय अर्ध-गैसीय पदार्थों का उपयोग किया जाता है, इसलिए पर्यावरण पर इसका प्रभाव अपेक्षाकृत कम होता है। इसमें एक ही बार में पूरी वेफर को काटने की विधि अपनाई जाती है, जिससे कटिंग की गति अपेक्षाकृत तेज होती है। हालांकि, प्लाज्मा विधि में रासायनिक प्रतिक्रिया गैस का उपयोग कच्चे माल के रूप में किया जाता है और एचिंग प्रक्रिया बहुत जटिल होती है, इसलिए इसकी प्रक्रिया थोड़ी बोझिल है। लेकिन ब्लेड कटिंग और लेजर कटिंग की तुलना में, प्लाज्मा कटिंग वेफर की सतह को नुकसान नहीं पहुंचाती है, जिससे दोष दर कम होती है और अधिक चिप्स प्राप्त होते हैं।

हाल ही में, वेफर की मोटाई घटकर 30μm हो जाने के कारण, तांबे (Cu) या कम डाइइलेक्ट्रिक स्थिरांक वाले पदार्थों (Low-k) का अधिक उपयोग हो रहा है। इसलिए, बर्र (खरोंच) से बचने के लिए, प्लाज्मा कटिंग विधियों को प्राथमिकता दी जाएगी। प्लाज्मा कटिंग तकनीक लगातार विकसित हो रही है। मेरा मानना ​​है कि निकट भविष्य में, एक दिन ऐसा आएगा जब एचिंग करते समय विशेष मास्क पहनने की आवश्यकता नहीं होगी, क्योंकि यह प्लाज्मा कटिंग के विकास की एक प्रमुख दिशा है।

वेफर्स की मोटाई लगातार 100μm से घटकर 50μm और फिर 30μm हो जाने के साथ-साथ, स्वतंत्र चिप्स प्राप्त करने की कटिंग विधियाँ भी बदलती और विकसित होती रही हैं। पहले ये विधियाँ "ब्रेकिंग" और "ब्लेड" कटिंग से विकसित होकर लेजर कटिंग और प्लाज्मा कटिंग की ओर अग्रसर हुई हैं। यद्यपि इन उन्नत कटिंग विधियों ने कटिंग प्रक्रिया की उत्पादन लागत को बढ़ा दिया है, वहीं दूसरी ओर, सेमीकंडक्टर चिप कटिंग में अक्सर होने वाली छिलने और दरार पड़ने जैसी अवांछित घटनाओं को काफी हद तक कम करके और प्रति यूनिट वेफर से प्राप्त चिप्स की संख्या बढ़ाकर, एक चिप की उत्पादन लागत में गिरावट देखी गई है। वेफर के प्रति यूनिट क्षेत्रफल से प्राप्त चिप्स की संख्या में वृद्धि, कटिंग क्षेत्र की चौड़ाई में कमी से सीधे तौर पर संबंधित है। प्लाज्मा कटिंग का उपयोग करके, "ब्लेड" कटिंग विधि की तुलना में लगभग 20% अधिक चिप्स प्राप्त किए जा सकते हैं, जो प्लाज्मा कटिंग को चुनने का एक प्रमुख कारण है। वेफर्स, चिप की बनावट और पैकेजिंग विधियों के विकास और परिवर्तनों के साथ, वेफर प्रोसेसिंग तकनीक और डीबीजी जैसी विभिन्न कटिंग प्रक्रियाएं भी उभर रही हैं।