ウェーハダイシングとは何ですか？

A ウエハース実際の半導体チップになるには、3つの変更を経る必要があります。まず、ブロック状のインゴットがウェーハに切断されます。2番目のプロセスでは、前のプロセスを経てウェーハの前面にトランジスタが刻印されます。最後に、パッケージングが行われます。つまり、切断プロセスを経て、ウエハース完成した半導体チップになります。パッケージング工程はバックエンド工程に属していることがわかります。この工程では、ウェハを複数の六面体からなる個々のチップに切断します。独立したチップを得るこの工程は「シンギュレーション」と呼ばれ、ウェハ基板を独立した直方体に切断する工程は「ウェハカット（ダイソーイング）」と呼ばれます。近年、半導体の集積度の向上に伴い、ウェハの厚さはウエハースますます薄くなっており、当然のことながら「個別化」プロセスに多くの困難をもたらしています。

ウェーハダイシングの進化

フロントエンドプロセスとバックエンドプロセスは、様々な方法で相互作用しながら進化してきました。バックエンドプロセスの進化により、ダイから分離された六面体の小さなチップの構造と位置が決定されます。ウエハース、ウェーハ上のパッド（電気接続経路）の構造と位置も変化してきたが、逆に、フロントエンドプロセスの進化により、ウエハースバックエンド工程では、裏面薄化と「ダイシング」が不可欠です。そのため、パッケージの外観がますます洗練されていくことは、バックエンド工程に大きな影響を与えます。さらに、パッケージの外観の変化に応じて、ダイシングの回数、手順、種類も変化していくでしょう。

スクライブダイシング

初期には、外力を加えて「割る」ことが、ウエハース六面体ダイスに加工する方法もありますが、この方法では、小さなチップのエッジが欠けたり割れたりするという欠点があります。また、金属表面のバリが完全に除去されないため、切断面も非常に粗くなります。
この問題を解決するために、「スクライビング」という切断方法が生まれました。つまり、「破壊」する前に、ウエハース深さの約半分までカットされます。「スクライビング」とは、その名の通り、インペラを用いてウェハの表面をあらかじめ切断（ハーフカット）することを指します。初期の6インチ未満のウェハのほとんどは、この切断方法を用いてチップ間を「スライス」し、その後「ブレイク」していました。

ブレードダイシングまたはブレードソーイング

「スクライビング」切断方法は徐々に「ブレードダイシング」切断（またはソーイング）方法へと発展しました。これは、ブレードを2回または3回連続して使用して切断する方法です。「ブレード」切断方法は、「スクライビング」後の「ブレイク」時に小さなチップが剥がれる現象を補い、「シンギュレーション」プロセス中に小さなチップを保護することができます。「ブレード」切断は、従来の「ダイシング」切断とは異なり、「ブレード」切断後に「ブレイク」するのではなく、ブレードで再度切断するため、「ステップダイシング」方法とも呼ばれます。

切断工程中の外部損傷からウェーハを保護するため、より安全な「シングル化」を確保するために、事前にウェーハにフィルムを貼り付けます。「バックグラインド」工程では、フィルムはウェーハの表面に貼り付けられます。しかし、逆に「ブレード」切断では、フィルムはウェーハの裏面に貼り付ける必要があります。共晶ダイボンディング（ダイボンディング、分離されたチップをPCBまたは固定フレームに固定する）中に、裏面に貼り付けられたフィルムは自動的に剥がれます。切断中の摩擦が大きいため、あらゆる方向からDI水を連続的に噴霧する必要があります。さらに、インペラにダイヤモンド粒子を取り付けて、スライスをより良くスライスできるようにする必要があります。このとき、カット（ブレードの厚さ：溝幅）は均一でなければならず、ダイシング溝の幅を超えてはなりません。
ソーイングは長年にわたり、最も広く使用されている伝統的な切断方法でした。その最大の利点は、短時間で大量のウェーハを切断できることです。しかし、スライスの送り速度を大幅に上げると、チップレットのエッジ剥離の可能性が高まります。そのため、インペラの回転数は毎分約3万回に制御する必要があります。半導体プロセスの技術は、長い期間の積み重ねと試行錯誤によってゆっくりと蓄積された秘密であることが多いことがわかります（次の共晶接合のセクションでは、切断とDAFの内容について説明します）。

研削前のダイシング（DBG）：切断順序によって方法が変わった

直径8インチのウェーハでブレードカットを行う場合、チップレットエッジの剥がれや割れを心配する必要はありません。しかし、ウェーハの直径が21インチに大きくなり、厚さが非常に薄くなると、再び剥がれや割れの現象が現れ始めます。切断プロセス中のウェーハへの物理的影響を大幅に低減するために、従来の切断シーケンスに代わり、「ダイシングしてから研削する」DBG方式が導入されました。連続的に切断する従来の「ブレード」切断方式とは異なり、DBGは最初に「ブレード」カットを実行し、次にチップが分割されるまで裏面を連続的に薄くすることで、ウェーハの厚さを徐々に薄くします。DBGは、従来の「ブレード」切断方式のアップグレード版と言えます。2回目のカットの影響を軽減できるため、DBG方式は「ウェーハレベルパッケージング」で急速に普及しました。

レーザーダイシング

ウェーハレベルチップスケールパッケージ（WLCSP）プロセスでは、主にレーザー切断が用いられています。レーザー切断は、剥離やひび割れなどの現象を低減し、より高品質なチップを得ることができますが、ウェーハの厚さが100μmを超えると生産性が大幅に低下します。そのため、主に100μm未満の厚さ（比較的薄い）のウェーハに用いられています。レーザー切断は、ウェーハのスクライブ溝に高エネルギーレーザーを照射することでシリコンを切断します。しかし、従来のレーザー（Conventional Laser）切断方法を使用する場合は、事前にウェーハ表面に保護フィルムを塗布する必要があります。ウェーハ表面を加熱またはレーザー照射すると、これらの物理的な接触によってウェーハ表面に溝が生成され、切断されたシリコン片も表面に付着します。従来のレーザー切断方法もウェーハ表面を直接切断しており、この点では「ブレード」切断方法に似ていることがわかります。

ステルスダイシング（SD）は、まずレーザーエネルギーでウェーハ内部を切断し、次に裏面に貼り付けられたテープに外圧を加えて破断し、チップを分離する方法です。裏面のテープに圧力をかけると、テープの伸縮によりウェーハが瞬間的に上方に持ち上げられ、チップが分離されます。従来のレーザー切断方法と比較したSDの利点は、第一にシリコンデブリが出ないこと、第二にカーフ（切断溝の幅）が狭いため、より多くのチップが得られることです。さらに、SD法では剥離や割れの現象が大幅に減少し、これは切断の全体的な品質に非常に重要です。そのため、SD法は将来最も普及する技術になる可能性が非常に高いです。

プラズマダイシング
プラズマ切断は、製造工程（Fab）においてプラズマエッチングを用いて切断する、最近開発された技術です。プラズマ切断では、液体ではなく半気体の材料を使用するため、環境への影響が比較的小さく、また、ウェーハ全体を一度に切断する方法を採用しているため、「切断」速度が比較的速いという利点があります。しかし、プラズマ方式は化学反応ガスを原料としており、エッチング工程が非常に複雑なため、工程フローは比較的煩雑です。しかし、「ブレード」切断やレーザー切断と比較すると、プラズマ切断はウェーハ表面に損傷を与えないため、不良率を低減し、より多くのチップを得ることができます。

近年、ウェーハの厚さが30μmまで薄型化され、銅（Cu）や低誘電率材料（Low-k）が多く使用されるようになりました。そのため、バリ（Burr）の発生を抑えるために、プラズマ切断法も採用されるようになっています。もちろん、プラズマ切断技術も常に進化しています。近い将来、エッチング時に特別なマスクを着用する必要がなくなる日が来ると信じています。これがプラズマ切断の主要な発展方向です。

ウェーハの厚さが100μmから50μm、そして30μmへと継続的に薄くなるにつれて、独立したチップを得るための切断方法も、「ブレイキング」や「ブレード」切断からレーザー切断やプラズマ切断へと変化・発展してきました。 ますます成熟する切断方法は、切断プロセス自体の生産コストを増加させましたが、一方で、半導体チップの切断で頻繁に発生する剥離や割れなどの望ましくない現象を大幅に削減し、単位ウェーハあたりに得られるチップ数を増やすことで、単一チップの生産コストは低下傾向を示しています。 もちろん、ウェーハの単位面積あたりに得られるチップ数の増加は、ダイシングストリートの幅の縮小と密接に関係しています。 プラズマ切断を使用すると、「ブレード」切断方法を使用する場合と比較して、約20％多くのチップが得られ、これも人々がプラズマ切断を選択する主な理由です。 ウェーハ、チップの外観、パッケージング方法の発展と変化に伴い、ウェーハ処理技術やDBGなどのさまざまな切断プロセスも登場しています。